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UNIVERSITY OF N.C. AT CHAPEL HILL 



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This BOOK may be kept out TWO 
WEEKS ONLY, and is subject to a fine 
of FIVE CENTS a day thereafter. It was 
taken out on the day indicated below : 



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LE 



FOUR ÉLECTRIQUE 



IMPRIMKRIE LEMALK ET C'«, HAVRE 






FOUR ÉLECTRIQUE 



PAR 



M. Henri MOISSAN 



DE L INSTITUT 



PARIS 

G. STEINHEIL, ÉDITEUR 

2, RUE CASIMIR-DELAVIGNE, 2 

1897 



The LIbrary 
Ite tMversity of North Caroiin< 
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in 2012 with fùnding from 

University of North Carolina at Chape! Hil 



http://archive.org/details/lefourlectriqueOOmois 



PRÉFACE 



L'étude des fluorures de phosphore m'a conduit, après 
bien des tâtonnements et des recherches, à l'isolement 
du fluor. Lorsque j'ai su manier ce nouveau corps simple, 
j'ai pensé à utiliser ses réactions si énergiques à la repro- 
duction du carbone cristallisé. 

Tout d'abord j'ai démontré qu'il était facile de préparer 
deux fluorures de carbone gazeux. Mais ces gaz ne m'ont 
fourni, par leur décomposition pyrogénée, que du noir de 
fumée. 

Si ces composés fluorés ne m'ont pas donné les résultats 
espérés, ils m'ont amené à reprendre l'étude méthodique 
des trois variétés de carbone et à rechercher leurs moyens 
de transformation. 

Reconnaissant alors que la pression avait dû intervenir 
pour produire la cristallisation du charbon, je me suis 
servi de l'augmentation de volume qu'éprouve la fonte, au 
moment où elle passe de l'état liquide à l'état solide, pour 
obtenir une pression très énergique. 

Cette expérience est réalisée vers 1000*^, mais comme 
j'avais besoin de faire dissoudre beaucoup de carbone 
dans ma fonte, j'ai dû porter ce métal à une température 
très élevée. De là, l'invention de mon four électrique. 



VI PIîEFACE 



J'ai clone été conduit à construire un appareil de labora- 
toire pouvant se plier à toutes les conditions de la recher- 
che. Je le crois simple et commode. En tous cas, il m'a 
rendu de grands services pour mener à bien cette étude 
de la reproduction du diamant, en même temps qu'il me 
permettait d'étendre nos connaissances sur la chimie des 
hautes températures. 

Ce sont les résultats obtenus au moyen de cet appa- 
reil que je vais exposer dans ce volume. J'ai cru devoir les 
réunir pour en faire mieux comprendre l'importance. 

Mais ce que je ne puis rendre dans ces chapitres succes- 
sifs, c'est la joie que j'ai éprouvée à poursuivre toutes ces 
découvertes. Marcher dans un sillon nouvellement ouvert, 
se sentir les coudées franches et voir de tous côtés surgir 
de nouveaux sujets d'étude, procure un bonheur, que ceux-là 
seuls, qui ont éprouvé l'âpre plaisir de la recherche, peu- 
vent entièrement comprendre. Aussi, lorsque mon ami 
G. Steinlieil est venu me demander ce volume, j'ai accepté 
sans hésitation, car c'était une façon pour moi de revivre, 
en l'écrivant, ces nombreuses et bonnes heures de travail. 



INTRODUCTION 



Ce livre est divisé en quatre chapitres. 

Dans le premier, nous décrivons les différents modèles 
des fours électriques que nous avons employés dans nos 
recherches. Nous appliquons ensuite ces appareils à l'étude 
de la fusion et de la volatilisation d'un certain nombre de 
corps réfractaires. 

Le deuxième chapitre comprend l'étude des trois variétés 
de carbone : Carbones amorphes, graphites et diamants. 

Le chapitre III a pour sujet la préparation au four élec- 
trique de quelques corps simples. Nous y décrivons les 
études exécutées au moyen du four électrique sur le 
Chrome, le Manganèse, le Molybdène, le Tungstène, 
l'Uranium, le Vanadium, le Zirconium, le Titane, le Sili- 
cium et l'Aluminium. 

Enfin le chapitre IV contient les recherches entreprises 
sur de nouvelles séries de composés binaires : les carbures, 
siliciures et borures. Nous y indiquons la découverte de 
corps nouveaux dont nous donnons la préparation, les 
propriétés et l'analyse. La préparation du carbure de 
calcium, en particulier, a été le sujet de nouvelles recher- 
ches que nous reproduisons avec quelques détails. 

Des conclusions générales terminent cet exposé. 



LE 



FOUR ÉLECTRIQUE 



CHAPITRE PREMIER 

Description de diffcreuts modèleisi de fours électriques. 



GENERALITES 

Les températures les plus élevées atteintes dans l'industrie 
sont comprises entre 1 700° et 1800°. Dans nos fourneaux de labo- 
ratoire, nous n'obtenons le plus souvent, même avec le charbon 
de cornue, que i5oo° à 1600°. Dans ces conditions^ les expé- 
riences deviennent déjà difficiles à conduire, et les recherches 
scientifiques se trouvent limitées aux points de fusion de la terre 
réfractaire et de la porcelaine. 

La découverte du chalumeau à oxygène par Henri Sainte- 
Glaire-Deville et Debray a rendu de grands services à la 
chimie. Non seulement, au moyen de cet appareil, il a été 
facile de fondre et d'affiner le platine, d'obtenir des alliages 
nouveaux, mais on a pu aussi étendre et généraliser un certain 
nombre de questions de chimie minérale. 

La température que l'on peut atteindre avec cet appareil 

POUE ÉLECTRIQUE. 1 



LE FOUR ELECTRIQUE 



alimenté par le gaz d'éclairage et l'oxygène est d'environ 2000". 
D'après M. Violle, le point de fusion du platine est de 1775°. 
On sait que Deville et Debray n'ont pu trouver que la chaux 
vive pour résister à cette température élevée. 

Ayant eu besoin, dans mes recherches relatives aux diffé- 
rentes variétés de carbone, de soumettre des métaux à une 
température supérieure à 2000°, j'ai songé à utiliser la chaleur 
fournie par l'arc électrique. 

Le problème à résoudre était théoriquement très simple ; il 
consistait à placer dans une cavité aussi petite que possible et 
à une certaine distance au-dessus de la substance à chauffer, 
un arc de grande intensité. Les difficultés se sont présentées 
lorsque nous avons voulu traduire cet énoncé en un modèle 
maniable et peu coûteux. 

Les appareils que je décris dans ce chapitre sont les pre- 
miers dans lesquels on ait nettement séparé l'action calorifique 
du courant, de son action électroly tique. 

Antérieurement à nos recherches, différentes tentatives 
avaient été faites pour utiliser la grande chaleur fournie par 
l'arc électrique. Nous devons rappeler en particulier l'étude 
de Despretz portant pour titre : Fusion et volatilisation des 
coiys i^éfractaires. Note sur quelques expériences faites avec 
le triple concours de lapile voltaïque, du soleilet du chalumeau {}). 
A la suite de ce premier travail, Despretz utilisa plus spéciale- 
ment la chaleur produite par l'arc d'une pile puissante (2). 
Nous rappellerons, dans nos différents chapitres, les résul- 
tats obtenus par ce savant. 

Dans l'étude de Despretz et dans quelques autres similaires. 



(1) Comptes rendus de V Académie des Sciences, t. XXVIII, p. 755 ; 1849. 

(2) Notes sur la fusion et la volatilisation des corps. Comptes rendus, t. XXIX, p. 48, 
645 et 712. 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ELECTRIQUES 



les matières que l'on voulait mettre en réaction étaient placées 
dans l'arc même. Dans ces conditions^ la vapeur de carbone et 
les impuretés des électrodes, qui le plus souvent sont loin d'être 
nég-ligeables, interviennent rapidement et compliquent beau- 
coup les conditions de l'expérience (i). 

Nous ferons la même objection aux nombreux modèles de 
fours électriques industriels. Je ne rappellerai que pour mémoire 
les fours de Siemens et Hutington^ de Cowles, de Grabau et 
d'Acheson. 

Dans les premiers de ces appareils, le creuset formait l'une 
des électrodes et le courant traversait la masse à fondre de façon 
qu'il était difficile d'établir la part qui revenait dans l'expérience 
à l'action électrique du courant et celle qui était due à l'éléva- 
tion de température de l'arc. 

De plus, Siemens et Hutington opéraient dans un creuset de 
charbon. Ce dernier corps étant une substance bonne conduc- 
trice, on perdait, par rayonnement, une g-rande quantité de cha- 
leur. Ce fait explique pourquoi Siemens n'est arrivé à fondre 
qu'avec beaucoup de difficultés et en petite quantité, la fonte de 
tung-stène (2). Ce savant dit bien, dans un de ses brevets anglais, 
que l'on peut utiliser une enveloppe en chaux vive, mais il ne 
paraît pas avoir fait beaucoup d'expériences sur ce sujet, sans 
quoi il eût été frappé de la différence des résultats. 

Néanmoins, nous ne devons pas oublier que c'est à Siemens 
et Huting-ton que nous devons le premier emploi d'un four élec- 
trique pratique. 

Le four de Cov^les répond très bien aux besoins industriels 

(1) L'action produite par les impuretés des électrodes est d'autant plus importante 
que l'on opère sur de petites quantités de matière et pendant un temps très court. 

(2) Siemens et Hutington. Sur le fourneau électrique. Association Iritannifiue, 
Southampton, 1883, et Ann. de ch. et de liliys., t. XXX, p. 465 ; 1883. 



LE FOUR ELECTRIQUE 



pour lesquels il a été créé, mais on peut lui faire les mêmes 
objections qu'au four de Siemens. 

Dans le four d'Aclieson, une âme en g-rapliite, placée au 
milieu des matières à combiner, sert de conducteur et divise le 
courant en formant, au début, un g-rand nombre d'arcs plus 
petits et d'intensité variable. A la place d'un arc unique, on 
obtient un court circuit dont la puissance calorifique ne s'établit 
d'une façon régulière que cinq heures après le début de l'expé- 
rience. 

Ces différents appareils, employés dans l'industrie, étaient 
volumineux, peu applicables à la multiplicité des réactions de 
laboratoire. Ils ne pouvaient le plus souvent être employés avec 
des courants d'intensité variable. 

J'ai voulu au contraire trouver un modèle de four électrique 
de laboratoire, qui pût se prêter à des études méthodiques et 
g'énérales. 

Dans les appareils que nous allons décrire, l'arc possède une 
g-rande rég-ularité pendant toute la durée de l'expérience et son 
maniement est des plus faciles. 

Mon four électrique n'est pas un appareil industriel, c'est un 
appareil de recherches. Il ne faudrait donc pas se baser sur les 
résultats qu'il peut fournir pour établir des prix de revient. 
L'industriel voudra toujours produire le cheval-an à un prix 
très peu élevé et obtenir un g-rand rendement. Pour moi, je 
n'avais pas à m'occuper de ces questions. J'ai voulu enfermer 
dans la plus petite cavité possible, l'arc électrique le plus 
intense, de façon à obtenir le maximum de température. Pour 
bien faire comprendre mon expérience, je prendrai la compa- 
raison suivante : Pour remplir d'eau un réservoir qui fuit, 
il suffît d'amener l'eau en quantité beaucoup plus g-rande que 
celle qui doit être perdue par les fuites. D'autre part^ pour 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ELECTRIQUES 



réduire ces fuites au minimum, il faut former le four avec 
une matière aussi mauvaise conductrice que possible. Le choix 
de la chaux vive répond à ce desideratum. 

Comme preuve, je citerai l'expérience suivante: le dôme du four 
électrique est formé par une plaqué de chaux vive de trois centimè- 
tres d'épaisseur, sous laquelle l'arc jaillit pendant dix minutes. 
On peut prendre alors avec la main ce couvercle de chaux, dont 
la température extérieure n'a pas varié et dont la surface interne 
est formée d'une couche de chaux en fusion sur plusieurs 
décimètres carrés. Cette dernière fournit la lumière Drummont 
avec un tel éclat que l'œil ne peut en supporter l'intensité. 

Une épaisseur de trois centimètres de chaux arrête donc com- 
plètement cette énorme émission de chaleur. 

Le four électrique, qui nous a servi dans nos premières 
études sur la reproduction du diamant, s'est peu à peu modifié 
au fur et à mesure que la question a pris une plus grande éten- 
due, et nous résumerons dans ce chapitre une série de modèles 
simples et pratiques que nous avons divisés de la façon sui- 
vante : 

I " Four électrique en chaux vive ; 

2" Four électrique en carbonate de chaux pour creusets ; 

3" Four électrique à tube ; 

4° Four électrique continu ; • • 

5° Four à plusieurs arcs. 

Nos premières expériences, sur le mode de chaufTage par 
l'arc électrique, ont été faites avec une machine à gaz de quatre 
chevaux. La petite dynamo que nous employions à cette époque 
était du système Gramme. Elle fournissait un courant de 35 à 
4o ampères et de 55 volts. 

Pour employer un courant plus puissant, nous avons pour- 
suivi nos études au Conservatoire des Arts et Métiers, où le 



6 - LE FOUR ÉLECTRIQUE 



directeur, M. le colonel Laussedat, a bien voulu mettre à notre 
disposition les ressources de ce bel établissement. 

Dans ces conditions, nous avons pu utiliser, et cela pendant 
plusieurs années, une machine à vapeur de 45 chevaux qui 
actionnait une dynamo du système Edison. Le courant obtenu 
pouvait atteindre 44o ampères et 80 volts. 

Lorsque nous avons eu besoin de courants plus intenses, 
nous nous sommes adressé à l'industrie, et M. Fontaine, de la 
Société Gramme, a obligeamment consenti à nous prêter une de 
ses dynamos actionnée par une machine de 100 chevaux. 

Plus tard, la Compag-nie des chemins de fer de l'Est a bien 
voulu mettre à notre service un courant de 60 à 100 chevaux. 

Enfin, comme nous voulions pousser plus loin nos recherches, 
M. Meyer, directeur de la Société Edison, nous a gracieusement 
offert de venir travailler à l'usine centrale d'éclairage del'avenue 
Trudaine qui, tous les soirs, met en mouvement une force de 
2,000 chevaux. 

Dans de nombreuses expériences, nous en avons utilisé i5o 
et même 3oo et, pour le but scientifique que nous poursuivions, 
il nous a semblé inutile d'aller au delà. 

C'est un devoir ag"réable pour moi, d'adresser mes sincères 
remerciements à tous ceux qui ont bien voulu mettre de pareils 
moyens de recherche à ma disposition, et qui, par cela même, 
sont devenus mes collaborateurs. 

Four électrique en chaux vive. 

Notre premier modèle de four électrique, présenté à l'Acadé- 
mie des Sciences en décembre 1892, était en chaux vive (i). Il 
se composait de deux briques de chaux bien dressées et appli- 

(1) Henri Moissan. Sur un nouveau modèle de four électrique. Comptes rendus, 
t. CXV,p. 988. - ' 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ELECTRIQUES 



quées l'une sur l'aulrie. La brique inférieure porte une rainure 
long-itudinale qui reçoit les deux électrodes, et au milieu se 
trouve une petite cavité servant de creuset (fig-. i). Cette cavité 
peut être plus ou moins profonde et contient une couche de 
quelques centimètres de la substance sur laquelle doit porter 
l'action calorifique de l'arc. On peut aussi j installer un petit 
creuset de charbon renfermant la matière qui doit être calcinée. 
La brique supérieure est légèrement creusée dans la partie qui 
se trouve au-dessus de l'arc. Comme la puissance calorifique 
du courant ne tarde pas à fondre la surface de la chaux et à lui 
donner par cela même un beau poli, on obtient, dans ces condi- 




Fia.l. -r- Schéma du four électrique. 



tions_, un dôme qui réfléchit toute la chaleur sur la petite cavité 
qui contient le creuset. 

Les électrodes sont rendues facilement mobiles, au moyen de 
de deux supports que l'on déplace, ou mieux, de deux glissières 
qui se meuvent sur un madrier (fig-. 2). 

Ce qui diff'érencie ce four électrique de ceux employés jus- 
qu'ici, c'est que la matière à chauffer ne se trouve pas en contact 
avec l'arc électrique, c'est-à-dire avec la vapeur de car- 
bone. 

Cet appareil est un four électrique à réverbère, avec électrodes 
mobiles. Ce dernier point a aussi son importance, caria mobilité 
des électrodes donne une très grande facilité pour établir l'arc, 



8 



LE FOUR ELECTRIQUE 



pour l'étendre ou le raccourcir à volonté ; en un mot, elle 
simplifie beaucoup la conduite des expériences. 

Disposition du four . — Dans nos premières recherches, ainsi 
que nous l'avons fait remarquer précédemment, nous avons 
employé une petite machine Gramme, actionnée par une machi- 
ne à gaz de 4 chevaux. Le plus souvent, le courant qui traver- 
sait le four indiquait 35 à 4o ampères et 55 volts. Dans ces 
conditions, la brique inférieure en chaux vive avait pour dimen- 
sions I ô*"'" à I S'^'" de long sur 1 5*^"^ de large et sur 8*^™ d'épaisseur. 
La brique supérieure^ qui formait le couvercle^ présentait la 
même surface avec une épaisseur de 5'^'" à 6^™. 




FiG. 2. — Four électrique pour courants de 70 volts et 400 ampères. 

Cette grandeur d'appareil est encore suffisante, pour un 
courant de loo à 12 5 ampères et de 5o à 60 volts. 

Lorsque l'on utilise des courants à plus haute tension, il est 
utile d'augmenter de 2"° ou 3*^™ les trois dimensions du four. 
Avec des fours de 22'^^'^ à 2 5'^™ de long, on peut très bien 
employer l'arc d'un courant de 45o ampères et 75 volts (fig. 2). 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ELECTRIQUES 9 

La chaux^ employée dans ces recherches^ était une chaux 
légèrement hydraulique^ appartenant au bassin parisien et dite 
(( du banc vert ». Elle se taille et se tourne avec facilité. 
C'est d'ailleurs celle que Deville et Debray ont préconisée pour 
leurs petites fusions de platine. 

Electrodes. — Les électrodes étaient formées par des cylindres 
de charbon aussi exempts que possible de matières minérales; 
nous avons rencontré quelques difficultés au début de ces recher- 
ches pour les obtenir de l'industrie dans de bonnes conditions 
de pureté. 

Ces électrodes doivent être faites avec du charbon de cornue 
réduit en poudre et choisi dans le dôme de la cornue. Cette 
poussière de charbon est traitée aux acides pour la débarrasser 
autant que possible du fer qu'elle contient : elle est ensuite 
lavée et calcinée et finalement agglomérée au moyen de goudron. 
Les cylindres sont formés par une pression qui doit être très 
élevée et très régulière ; enfin, ils sont séchés avec précaution 
et calcinés à une température très élevée (i). 

On doit rechercher si, pour en faciliter la fabrication, on n'a 
pas ajouté au charbon soit de l'acide borique, soit des silicates; 
nous refusions tout charbon qui contenait ces matières et qui 
renfermait plus de i pour loo de cendres. 

Pour les petits fours en chaux vive, nous employions des 
électrodes de 20""" de long-ueur, et de 12*""^ de diamètre. Avec les 
tensions de 120 ampères et de 5o volts, nous prenions des 
cylindres de 4o*"" de longueur et de 16™'" à iS"""' de diamètre. 
Lorsque l'on marche avec une machine de [\o à [\ô chevaux on 

(1) Au début de ces expériences, j'ai employé des électrodes en charbon de cornue^ 
faites au tour. Sous l'action de l'arc, l'extrémité de ces électrodes s'élargit en forme 
d'éventail, au moment où le carbone se transforme en graphite. Ce fait avait été déjà 
signalé par Despretz. Comptes rendus de l' Académie des Sciences, t. XXIX, p. 716. 



10 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



emploie des électrodes de 4o'"" de long-ueur et de 27™"^ de 
diamètre. 

Les extrémités des électrodes, entre lesquelles l'arc devait 
jaillir, étaient taillées en cônes bien pointus. Cette précaution est 
importante, surtout pour les petites tensions. Vient-on à l'oublier? 
il est parfois très difficile de rallumer l'arc lorsqu'il s'est éteint 
au début de l'expérience. Avec les tensions de 35o ampères et 
60 volts, nous n'employions qu'une seule électrode terminée en 
pointe; la section de l'autre restait plane. D'ailleurs toute dif- 
ficulté disparaît aussitôt que le four est chaud et qu'il est rempli 
de vapeurs bonnes conductrices qui permettent de rallumer l'arc 
avec la plus grande facilité. 

Les câbles, qui amènent le courant, sont réunis au charbon au 
moyen de mâchoires de cuivre, serrées par des écrous. Ce dis- 
positif est déjà employé depuis longtemps dans l'industrie pour 
les courants à tension élevée. 

Creusets. — Pendant la première période de nos recherches, 
nous avons employé des creusets en charbon de cornue qui 
étaient faits au tour et en un seul morceau. Ces creusets ont la 
forme d'un cylindre ; ils portent deux encoches placées aux extré- 
mités d'un même diamètre assez grandes pour laisser passer avec 
facilité les électrodes. 

Avec des machines de 4 à 8 chevaux nous avons employé des 
creusets de 3*"" de diamètre extérieur et de 2"'" de diamètre inté- 
rieur. Leur hauteur était de 4*^"" et l'encoche avait i''"',5 de pro- 
fondeur. 

Ces creusets, en charbon de cornue, ont l'inconvénient de se 
g-onfler beaucoup lorsqu'ils se transforment en graphite sous 
l'action calorifique de l'arc. A notre demande, plusieurs indus- 
triels nous ont fabriqué des creusets en aggloméré faits au 
moule, par compression et d'une seule pièce, qui ont conservé 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ÉLECTRIQUES 11 

leur forme sous l'action des températures les plus élevées. Après 
l'expérience, on les trouve formés par un feutrag-e assez fin de 
lamelles de graphite possédant une rigidité suffisante. 

Il est utile de maintenir un espace annulaire vide autour du 
creuset, de façon que les rayons calorifiques réfléchis par le 
dôme puissent l'envelopper complètement. 

Il ne faut pas oublier non plus que la chaux est facilement 
réduite à ces hautes températures par le carbone pour fournir un 
carbure de calcium (i). Lorsque l'on veut chauffer un creuset 
dans ce four en chaux, il faut donc avoir soin de tasser une 
couche de magnésie au fond de la cavité du four. L'oxyde de 
magnésium est en effet le seul oxyde irréductible par le charbon 
que nous ayons rencontré. Lorsque l'expérience dure assez 
longtemps, la magnésie peut fondre, se combiner à la chaux 
déjà liquide, qui existe dans le four, se volatiliser même, 
mais elle ne fournit pas de carbure. 

Conduite de U expérience. — Prenons comme exemple l'expé- 
rience qui démontre la volatilisation de la chaux vive. 

Nous n'avons pas besoin ici de creuset, puisque nous opérons 
sur la matière même du four. On commence par découper 
dans la brique inférieure une petite cavité de a""" à 3''"* de pro- 
fondeur. Les électrodes sont ensuite placées dans les rainures et 
fixées par une pince aux montants que supportent les glissières 
(voir fîg. 2), enfin rapprochées à 2"™ ou 3*='" l'une de l'autre, de 
façon que la première se trouve exactement au-dessus du centre 
de la cavité. On fait passer le courant de la dynamo dans le 
circuit et, en approchant lentement la seconde électrode de la 
première, on établit le contact et l'arc jaillit. 

On perçoit aussitôt une odeur très pénétrante d'acide cyan- 

(1) H. MOISSAN. Préparation d'un carbure de calcium cristallisé; propriétés de ce 
nouveau corps. Comptes rendus, t. CXVIII, p. 501. 



12' LE FOUR ÉLECTRIQUE 

hydrique. La petite quantité de vapeur d'eau, qui se trouve dans 
les électrodes, fournit^ avec le carbone, de l'acétylène. Ce gaz, 
en présence de l'azote que renferme le four au début de l'expé- 
rience, réalise, sous l'action puissante de l'arc, la belle synthèse 
de l'acide cyanhydrique découverte par M. Berthelot. 

La lumière émise par le four électrique, colorée par la 
flamme de cyanogène, a pris tout d'abord une belle teinte 
pourpre qui disparaît bientôt. Il faut avoir soin dès le début de 
lie pas trop écarter les électrodes; lorsque le four est encore 
froid, l'arc s'éteint avec facilité. Quelques instants plus tard, il 
n'en est plus de même; on peut alors donner à l'arc une lon- 
g-ueur un peu plus grande. Au début l'arc, même avec des cou- 
rants intenses, n'atteint pas i"™; tandis qu'à la fin de l'expé- 
rience, il possède en général une longueur de 2*"" à 2""^ 1/2. Si 
le four est rempli d'une vapeur métallique bonne conductrice 
(aluminium par exemple), on doit éloigner les électrodes de 5"™ 
à 6*"". La g-randeur de l'arc sera donc réglée d'après la marche 
du volt-mètre et de l'ampère-mètre, de façon à avoir toujours 
une résistance à peu près constante et à maintenir la dynamo 
dans son régime normal. 

Avec un courant de 36o ampères et 70 volts, après trois à 
quatre minutes, les électrodes ne tardent pas à rougir ; puis 
des flammes éclatantes de 4o"" à 5o^" de longueur jaillissent 
avec force par les ouvertures qui donnent passage aux électro- 
des de chaque côté du four (fig. 3). Les flammes sont surmon- 
tées de torrents de fumées blanches ; elles sont produites par la 
volatilisation de la chaux et il est facile de les condenser en par- 
tie sur un corps froid. Ces vapeurs se répandent dans l'atmo- 
sphère et restent plusieurs heures en suspension. 

Avec un courant de 4oo ampères et 80 volts l'expérience se 
réalise en cinq à six minutes ; sous l'action d'un courant de 



DESCIIIPTION DE DIFFÉRENTS MODÈLES DE FOUnS ÉLECTHIQUES 13 



800 ampères et de i lo volts, on peut volatiliser en cinq minu- 
tes plus de cent g-rammes d'oxyde de calcium. 

Au début de la chaufFe, l'arc possède une certaine mobilité et 
le four ronfle beaucoup, mais en peu d'instants, les vapeurs mé- 
talliques augmentent la conductibilité ; l'écoulement de l'électri- 
cité se fait avec régularité et sans bruit. La chaleur et la lumière 
deviennent alors très intenses à l'intérieur du four. Lorsque 
l'expérience est terminée, on enlève la brique de chaux supé- 
rieure et l'on remarque de suite que la partie soumise à l'action 



F16. 3. — Four électrique en marche. 

calorifique de l'arc est absolument fondue. Avec une machine 
de 5o à 100 chevaux, il se forme souvent sur le couvercle de 
véritables stalactites de chaux fondue qui ont coulé lentement 
du dôme, puis qui se sont solidifiées à la fin de l'expérience ; 
elles ont ensuite l'apparence de la cire. 

La conductibilité de la chaux vive est tellement faible, que 
l'on peut conserver sur la main, ainsi que nous le faisions remar- 
quer plus haut, cette brique de chaux retournée, dont la partie 



14 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



externe a été portée à une si haute température qu'elle est fon- 
due et qu'elle continue à émettre, par rayonnement, une énorme 
quantité de chaleur et de lumière. La mauvaise conductibilité 
de la chaux vive a été entièrement favorable à nos expériences ; 
elle empêche la déperdition de cette chaleur que nous cherchons 
à emmagasiner dans le plus petit espace possible. Aussi, comme 
la magnésie est bien meilleure conductrice de la chaleur que la 
chaux, lorsque nous avons essayé de fabriquer un four électrique 
entièrement en magnésie, les résultats ont été moins satisfaisants. 
Un four de même forme construit en charbon, bien que les 
électrodes aient été isolées au moyen de tubes de magnésie, a 
donné, à cause de sa conductibilité, une perte énorme de calo- 
rique. 

Après l'expérience, le charbon positif ne présente que peu 
d'usure, tandis que le négatif est rongé plus ou moins profondé- 
ment. Les extrémités des électrodes, sur une longueur de S*"'" à 
lo*^"", sont entièrement transformées en graphite. 

Lorsque l'on emploie des courants à haute tension, il est très 
utile de prendre certaines précautions et d'isoler avec soin les 
conducteurs. 

Quand le four est en pleine marche, sous l'action d'une 
machine de loo chevaux, les vapeurs qui l'emplissent étant 
bonnes conductrices du courant, il arrive parfois qu'il se pro- 
duit un courant dérivé ; on éprouve quelques secousses au 
moment où les mains sont mises en contact avec les supports ou 
les électrodes. 

D'ailleurs, même avec des courants de 3o ampères et 5o 
volts, tels que ceux employés au début de cette étude, il est indis- 
pensable de. ne pas exposer le visage à une action prolongée de 
la lumière électrique et de toujours garantir les yeux avec des 
lunettes à verres très foncés. Les coups de soleils électriques 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ÉLECTRIQUES 15 

ont été fréquents au début de ces recherches et l'irritation 
produite par l'arc, sur les yeux, peut amener des congestions 
très douloureuses. Ce sont surtout les petites tensions qui pro- 
duisent ce dernier accident parce que, la chaleur étant plus 
faible, on veut reg-arder ce qui se produit pendant la marche 
du four. 

Dans toutes nos recherches, nous n'avons employé que des 
courants continus. 

Enfin, il est un dernier point sur lequel on ne saurait trop 
appeler l'attention des savants ou des industriels qui voudront 
répéter ces expériences. 

Lorsque l'on emploie un four en pierre calcaire, il se forme 
une grande quantité d'acide carbonique. Ce composé, au contact 
des électrodes portées au rouge et de la vapeur de carbone, pro- 
duit, d'une façon continue, un dégagement d'oxyde de carbone. 
Les cylindres de charbon qui constituent les électrodes en four- 
nissent aussi une petite quantité. Ce gaz n'est brûlé qu'incom- 
plètement et si l'on ne prend pas de grandes précautions pour 
ventiler le local dans lequel se font ces expériences, les opéra- 
teurs ne tardent pas à présenter les symptômes de l'empoisonne- 
ment par l'oxyde de carbone. On éprouve d'abord des céphalées 
intenses, des nausées et une lassitude générale. Il est indispen- 
sable, dans ces conditions, de se soustraire pendant plusieurs 
semaines à ce dégagement toxiquede d'oxyde carbone que l'on 
n'évite jamais complètement. 

Ce premier modèle de four électrique en chaux nous a servi 
à étudier la cristallisation des oxydes métalliques, à préparer le 
graphite foisonnant, à établir la facile volatilisation du platine 
et la solubilité du carbone dans le silicium, dans le platine et 
dans un grand nombre de métaux. 

La difficulté de trouver (surtout en hiver) des blocs de chaux 



16 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



un peu grands, non g-ercés et bien homog-ènes, nous a fait subs- 
tituer assez rapidement le carbonate de chaux ou pierre à bâtir 
à la chaux vive. Cependant, j'emploie encore aujourd'hui ce 
modèle de four quand je tiens à éviter les dég-ag-ements abon- 
dants d'acide carbonique. Dans l'affînag-e de certains métaux, 
du chrome par exemple, nous utilisons encore ce four électrique. 



Four électrique en carbonate de chaux pour creusets. 

On peut remplacer, comme l'ont indiqué Deville et Debray à 
propos de leurs g-randes fusions de platine, la chaux vive par un 
bloc de pierre de Courson ou de tout autre calcaire naturel con- 
tenant peu de silicium (i). 

Ce carbonate de chaux, que l'on choisit à grain fin, possède 
deux avantages : d'abord de présenter une plus grande solidité, 
et ensuite de se rencontrer facilement en fragments aussi volu- 
mineux qu'on peut le désirer. 

Disposition du four. — On donne à la pierre la forme d'un 
parallélépipède régulier dont la grandeur variera avec l'intensité 
du courant. 

Avec une machine de 4 chevaux, le four sera formé par deux 
briques dont l'inférieure aura i o"""" de hauteur, i S'"" de longueur 
et 15"" de largeur. Le couvercle présentera la même surface et 
une épaisseur de 8 à lo"". 

Pour une machine de 45 chevaux, les dimensions seront les 
suivantes : hauteur de la brique inférieure iB""', largeur 20*"", 
longueur So""*; couvercle, hauteur 1 1""". 

Avec une machine de loo chevaux, hauteur de la brique 



(1) Procès-verbaux de la Commission internationale du mètre. Exposé de la situation 
des travaux au 1'"' octobre 1873, p. 9, 



DESCRIPTION DE DIFFÉllENTS MODELES DE FOURS ÉLECTRIQUES 17 

inférieure 20°"', long"ueiir 35™', largeur 3o""; couvercle, hauteur 
i5*'"\ Un semblable four, lorsqu'il est bien conduit, peut aisé- 
ment servir pendant sept ou huit expériences consécutives. 

Si l'on emploie une force motrice supérieure, la forme du 
four peut varier suivant l'expérience à réaliser, et, comme la 
chaux à ces hautes tensions devient volatile, il est bon de former 
la partie inférieure du four par un assemblage de plaques 
alternées de magnésie et de charbon. Nous décrirons plus loin 
ce dernier modèle. 

Il est très important de dessécher avec soin les blocs de 
pierre qui servent de four. Pour cela, on les maintient, pendant 
douze ou ving-t-quatre heures, à la partie supérieure d'un géné- 
rateur à vapeur ou dans les cendres d'un foyer de machine ou de 
calorifère. 

Lorsque le bloc de pierre est bien sec, il est rare qu'il se fen- 
dille sous l'action de la chaleur produite par l'arc électrique. 
Pour prévenir cet accident, nous avons l'habitude d'entourer le 
four et le couvercle d'une bande métallique, en ayant bien soin 
de la placer assez loin des électrodes, pour ne pas produire de 
court circuit. On peut aussi disposer le parallélipipède inférieur 
dans une boîte de tôle de dimension voulue . Avant la dessicca- 
tion, on a percé, au milieu du bloc, un cylindre toujours plus 
grand que le creuset qu'il doit recevoir. Deux rainures permet- 
tent de faire glisser les électrodes et leur larg"eur dépend du 
diamètre de ces dernières. 

Le creuset sera toujours placé sur un lit de magnésie, de 
façon à éviter la formation du carbure de calcium qui, en peu 
d'instants, le mettrait hors d'usage. Il est utile aussi de laisser 
I*"" ou 2""' de jeu entre le creuset et la paroi cylindrique du four, 
pour que la chaleur puisse rayonner librement tout autour. 

Lorsque l'on veut condenser les vapeurs de corps difficilement 

FOUR ÉLECTRIQUE. 2 



18 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



volatilisables à haute température, nous avons employé un tube 
métallique refroidi intérieurement par un courant d'eau. On 
sait que ce dispositif a fourni d'intéressants résultats à Deville 
dans ses belles recherches sur la dissociation. 

Nous nous sommes servi, dans ces expériences, d'un tube de 
cuivre courbé en U de i5™°' de diamètre, et traversé par un cou- 
rant d'eau ayant une pression d'environ i atmosphère. La partie 
courbée du tube en U était introduite dans le four électrique à 
2 cm au-dessous de l'arc et au-dessus du creuset qui renfermait la 
subtance à volatiliser ; de plus, une feuille de carton d'amiante, 
placée auprès de l'ouverture qui livrait passage au tube froid, 
permettait de condenser les vapeurs métalliques qui sortaient du 
four en abondance. La température de l'eau qui traverse le tube 
de cuivre ne s'élève que de 2 ou 3 degrés. 

Electrodes . — Les diamètres des électrodes varient naturel- 
lement avec la force du courant, ainsi que nous l'avons indiqué à 
propos du four en chaux vive. Lorsque l'on dépasse 100 chevaux, 
on emploie des cylindres de charbon qui ont 5o™ de longueur et 
4'^'" de diamètre. Pour une force de 200 à 3oo chevaux, nous 
avons utilisé des électrodes de 5"° de diamètre. 

Dans ces derniers cas, la réunion des cables souples, qui amè- 
nent le courant aux électrodes de charbon, présente une petite 
difficulté. On doit éviter, avec soin, tout contact qui ne serait pas 
parfait, car il se forme de suite un arc assez intense pour fondre 
la mâchoire et l'extrémité du câble. Pour éviter ces accidents, 
nous nous sommes servi de mâchoires de cuivre représentées 
dans la figure !\. Le contact est assuré au moyen d'une toile 
métallique qui serre fortement l'extrémité de l'électrode, en 
faisant plusieurs tours et qui est écrasée par la mâchoire. 

Creusets. — Nous avons indiqué précédemment les précau- 
tions à prendre pour la fabrication des creusets.' 



DESCniPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ELECTRIQUES 



19 



Pour une machine de 4^ chevaux, les creusets ont 6''"' de 
diamètre et 3"™ d'échancrure. Lorsqu'il s'agit de tensions élevées 
atteignant 8oo ampères et iio volts, le diamètre intérieur des 
creusets est de 7""j,5, le diamètre extérieur de g*"™ et la hau- 
teur extérieure de lo'''" sans échancrures. Dans ces creusets, on 
peut préparer en cinq ou six minutes, de 3oo à l[00 gr. d'ura- 
nium ou de tungstène fondu. 

Nous avons employé aussi des creusets en magnésie de même 




Fia. 4. — Four électrique avec supports pour courants de 110 volts et 1000 ampères. 



dimension ; cette magnésie était préparée dans des conditions 
spéciales, ainsi que nous allons l'indiquer. 

Emploi de plaques alternées de charbon et de magnésie. — 
Lorsque l'on emploie des courants ayant des tensions de 1200 à 
^000 ampères et 100 volts, les fours en chaux, si leur cavité n'est 
pas très grande, sont rapidement mis hors d'usage. En enfer- 
mant l'arc intense, produit par ce courant, dans un four en pierre 
calcaire dont la cavité intérieure mesurait lo*^"^ de diamètre, 
nous avons obtenu les résultats suivants : fusion de la chaux 



20 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



qui coule comme de 'l'eau, volatilisation de cette dernière qui, en 
quelques instants, donne des torrents de fumée, sifflement de 
vapeurs par les ouvertures qui donnent passage aux électrodes, 
crépitations continues produites par de petits frag-ments de car- 
bonate de chaux qui tombent dans la masse et sont immédiate- 
ment dissociés, projection de chaux fondue, enfin soulèvement 
du couvercle sous l'action des gaz et des vapeurs surchauffées. 
Dans ces conditions, l'expérience n'est plus très maniable. Si 
l'on aug-mente la cavité du four, l'arc peut alors donner de meil- 
leurs résultats. 

Lorsque l'on veut utiliser ces tensions élevées, il est bon de 
creuser au milieu de la pierre une cavité assez grande qui pré- 
sente aussi la forme d'un parallélipipède et qui contient des 
plaques alternées de o'",oi d'épaisseur, d'abord de magnésie et 
ensuite de charbon. Ces plaques, au nombre de quatre, sont 
disposées de telle sorte que la mag-nésie soit toujours au contact 
de la chaux vive et que la plaquette de charbon soità l'intérieur du 
four. L'oxyde de magnésium, étant irréductible par le charbon, 
ne pourra disparaître que par volatilisation, tandis que, à ces 
hautes températures, la chaux fondrait au contact du charbon, 
et produirait avec facilité un carbure de calcium liquide. Le 
dessus de la cavité du four peut se former de même par un 
ensemble de plaques de mag-nésie et de charbon ; mais le 
plus souvent, on se contentait d'un couvercle en pierre por- 
tant une cavité de forme ellipsoïdale de 3''"^ à 4"" de profon- 
deur. 

Un four, disposé dans ces conditions, peut marcher avec facilité 
pendant plusieurs heures et permet alors de réaliser des expé- 
riences de longue durée. 

Préparation de la magnésie. — La magnésie, employée dans 
ces expériences, a été préparée d'après les indications de 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODÈLES DE FOURS ÉLECTRIQUBS 21 

M. Schlœsing(i). Il faut, en effet, débarrasser cet oxyde des petites 
impuretés qu'il pourrait contenir et qui abaissent considérable- 
ment son point de fusion. Pour obtenir ce résultat, l'hydrocar- 
bonate de magnésie est calciné pendant plusieurs heures au four 
Perrot. Réduite ensuite en poudre fine, la magnésie obtenue est 
mise à digérer avec une solution étendue de carbonate d'ammonia- 
que, puis lavée à grande eau et calcinée à la plus haute tempé- 
rature que puisse fournir un bon fourneau à vent. Par addition 
d'eau, on forme avec cette magnésie une pâte épaisse, qui, par 
compression dans des moules en bois, fournit des plaquettes 
que l'on abandonne à une dessiccation lente. Ces plaques sont 
enfin cuites au moufle (2). 

Ainsi que M. Schlœsing l'a établi, cette magnésie ne présente 
plus de retrait à la température d'un fourneau à vent, et ne 
subit aucune action de la part des agents atmosphériques. Il va 
de soi que, aux températures du four électrique, elle donnera 
un nouveau retrait. Mais dans ces nouvelles conditions, tout en 
restant très légère, elle prend un aspect cristallin et sa solidité 
augmente. 

M. Ditte a déjà démontré (3) que, sous l'action de la chaleur, 
la magnésie se polymérisait facilement et que sa densité pouvait 
s'élever de 3,198 à 3,669. ^^ magnésie des plaques du four 
électrique atteint une densité de 3,689 et ^^^^^ ^^^^ ^ ^^^ fondue 
de 3,654. Nous avons démontré précédemment que la chaux, 
fondue ou cristallisée au four électrique, a la même densité que 
la chaux préparée à 800°. L'irréductibilité de la magnésie 
tient peut-être à ce pouvoir de polymérisation qu'elle possède. 

(1) Schlœsing. Industrie de la magnésie. Comptes rendus, t. CI, p. 131. 

(2) Cette magnésie, additionnée d'une petite quantité d'eau et comprimée très forte- 
ment à la presse hydraulique,fournit une masse très dure rayant le marbre et la fluorine. 

(3) Ditte. De l'influence qu'exerce la calcination de quelques oxydes métalliques sur 
la chaleur dégagée pendant leur combinaison. Comptes renclns,t. LXXIII, p. 111 et 270. 



22 ^ LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Le modèle de four électrique, en pierre calcaire, nous a permis 
de conduire nos expériences avec beaucoup plus de rapidité. 
C'est grâce à cet appareil que j'ai pu réaliser la production du 
diamant noir et du diamant transparent et cristallisé, la prépa- 
ration par kilogrammes et l'affînag-e du chrome, de l'uranium, 
du tung'stène, du molybdène, du zirconium et du vanadium. 

C'est lui qui m'a permis d'amener la silice et la zircone à 
l'état g-azeux, de distiller ces composés, d'établir la volatilisa- 
tion, par la chaleur de l'arc, du cuivre, de l'aluminium, de l'or, 
du fer, de l'uranium, du silicium et du carbone. C'est encore 
dans ce modèle de four que j'ai pu préparer, avec facilité, le sili- 
ciure de carbone, le borure de carbone, le borure de silicium, 
les carbures de calcium, de baryum et de strontium cristallisés, 
le carbure d'aluminium, les différents borures et siliciures cris- 
tallisés, etc., etc. 

Four électrique à tube. 

La disposition du four à creusets que nous venons de décrire 
permet de chauffer des masses assez grandes à une température 
élevée, mais on ne peut éviter, avec ce modèle de four, l'action 
des gaz qui emplissent l'appareil. Pendant toute la durée de l'ex- 
périence, l'acide carbonique qui se produit par suite de la décom- 
jDOsition du carbonate de chaux est en grande partie transformé 
en oxyde de carbone. L'eau qui se rencontre toujours dans la 
pierre, malgré une dessiccation aussi parfaite que possible, four- 
nit d'une façon constante un mélang"e d'hydrogène et d'oxyde 
de carbone. 

Voulant éviter l'action de ces g-az dans certaines réactions, 
nous avons donné à notre four électrique la forme suivante : 

Un bloc de pierre à g"rain fin (aussi complètement exempt de 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ELECTRIQUES 



23 



silice que possible) est coupé sous forme d'un parallélipipède 
possédant iS"" de hauteur, 3o'°' de longueur et 25""" de larg-eur. 
Les parois de la cavité intérieure sont garnies de plaques alter- 
nées de magnésie et de charbon, ainsi que nous l'avons indiqué 
précédemment, et la fermeture se produit au moyen d'un bloc 
de la même pierre. Enfin un tube de charbon traverse le four 
et les plaquettes latérales perpendiculairement aux électrodes. 
Son diamètre intérieur peut varier de 5""^ à 40""", et^ il est dis- 




FlG. 5. — Four à tube horizontal . 



posé de façon à se trouver à i""' au-dessous de l'arc et à i'"' au- 
dessus du fond. 

L'appareil^ disposé dans ces conditions (fîg'. 5), peut être 
chauffé pendant plusieurs heures avec des courants qui ont 
varié de 3oo ampères et 70 volts à 1000 ampères et 60 volts. 
La partie du tube de charbon, exposée à cette haute température, 
se transforme entièrement en graphite. Mais, si le tube est en 
carbone pur, s'il ne touche pas la chaux (i), et s'il a été pré- 

(1) Les électrodes et le tube sont séparés de la chaux par une petite couche de 
magnésie. 



24 # LE FOUU ÉLECTRIQUE 



paré avec soin et sous une forte pression, le graphite forme un 
véritable feutrage et le diamètre du tube ne change pas sensi- 
blement. 

Dans différentes expériences, nous avons placé le tube au- 
dessus de l'arCj mais, dans ces nouvelles conditions, la tempé- 
rature est moins élevée. 

Si l'on veut éviter l'action directe du carbone sur les corps 
mis en expérience^ on peut donner au tube de charbon un revê- 
tement intérieur ou extérieur en mag-nésie. L'expérience alors 
est limitée,, il est vrai, par la vaporisation de cet oxyde; mais, 
avant d'en arriver à ce deg'ré de chaleur^ on comprend qu'il 
existe un g-rand nombre d'études intéressantes à réaliser. 

Aucune autre matière que le charbon n'a pu être employée 
pour la fabrication du tube horizontal. Tous les autres corps que 
nous rencontrons dans la nature, ou que nous pouvons préparer 
dans le laboratoire, fondent et se volatilisent avant le car- 
bone. 

Ces tubes de charbon ont le grave inconvénient de présenter 
une porosité notable ; nous avons cherché à l'éviter le plus possible^ 
en employant des tubes doubles ou des tubes recouverts de ma- 
gnésie. Tous les essais tentés pourfendre à leur surface une cou- 
verte de siliciure de carbone, de borure de carbone, ou d'autres 
carbures, ont été infructueux : nous poursuivons cependant cette 
étude, car il serait très utile^ pour les recherches délicates qui 
restent à entreprendre aux températures élevées^ de préparer des 
tubes d'une étanchéité parfaite. 

Ces tubes de charbon étaient fermés à leurs extrémités par 
des bouchons en mag-nésie moulée ou en pierre ponce taillée. 
Ces bouchons portaient^ suivant leur axe, des ouvertures cylin- 
driques qui donnaient passag-e à des tubes de verre. Ces diffé- 
rentes pièces g-lissaient les unes dans les autres, à frottement 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODÈLES DE FOURS ÉLECTRIQUES 25 

doux et l'on obtenait une fermeture complète, au moyen d'un 
lut formé de magnésie et de silicate alcalin. 

Lorsque les substances à chauffer devaient être placées dans 
des nacelles, on se servait des tubes de charbon ayant 4'" de 
diamètre et Bo""" de longueur. 

Nous avons pu, dans ces conditions, fondre et volatiliser dif- 
férents composés dans un courant d'azote ou d'hydrogène avec 
la plus grande facilité. Toutefois les courants gazeux, employés 
dans ces expériences, devaient être très rapides et les gaz séchés 
avec le plus grand soin. 

Ce modèle de four nous a servi aussi a aborder l'étude de 
quelques réactions gazeuses aux hautes températures fournies 
par l'arc électrique. Nous espérons publier ultérieurement les 
résultats des recherches délicates que nous poursuivons sur ce 
sujet. 

C'est au moyen de ce four électrique à tube, que nous avons 
pu préparer le siliciure de carbone cristallisé, pur et incolore, par 
l'union directe de la vapeur de carbone et de la vapeur de sili- 
cium. Cet appareil nous a servi dans les études sur les borures 
de fer, de cobalt et de nickel cristallisés ; dans la préparation du 
zirconium^ du carbure d'aluminium pur, du carbure de titane^ des 
carbures des métaux de la cérite, et dans l'étude de différents azo- 
tures. On pourra l'employer avec facilité chaque fois qu'il s'agira 
de préparer un composé dans une atmosphère gazeuse déterminée . 

Four électrique continu. 

L'appareil que je viens de décrire possède un tube de charbon 
horizontal ; si l'on incline ce tube de 3o°, le four se transforme 
aussitôt en un appareil de production des métaux réfractai res, 
appareil continu au milieu duquel on peut amener, par glisse- 



26 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



ment, le mélang-e d'oxyde à réduire et de charbon, tandis que le 
métal liquide s'écoule avec facilité sur ce plan incliné. Dans ce 
four électrique continu, comme d'ailleurs dans le four électrique 
à tube, je sépare complètement les phénomènes électrolytiques 
des phénomènes calorifiques. 

Avec un courant de 600 ampères et 60 volts, il est facile 
d'obtenir, en une heure, un culot de chrome métallique fondu 
d'environ 1^^ . Le métal est reçu dans une cavité creusée dans 
la pierre calcaire et brasquée intérieurement de sesquioxyde de 
chrome. Le métal reste liquide un certain temps, perd tous les 
gaz qu'il contenait en solution et subit un commencement d'af- 
finage. On obtient ainsi une masse qui, après solidification, est 
formée d'un métal blanc très dur, à grain fin, prenant un beau 
brillant par le polissage. 

Four à plusieurs arcs. 

Dans les recherches que l'on peut entreprendre au moyen du 
four électrique, il y a deux cas bien nets qui peuvent se présenter : 

1° S'agit-il d'atteindre une température très élevée? On enfer- 
mera un arc puissant dans la plus petite cavité possible. C'est le 
cas du four en chaux ou du four à creuset que nous venons de 
décrire précédemment. Dans ces conditions, la chaleur porte 
rapidement son action sur les parois du four ; la chaux ou la ma- 
gnésie fondent et se volatilisent avec rapidité. Avec des courants 
de 1200 ampères et 1 10 volts, l'appareil est mis hors d'usage en 
dix ou quinze minutes. 

2" Au contraire, veut-on produire une notable quantité d'un 
métal qui se forme à haute température ; nous devons alors 
donner au four électrique une cavité plus grande et utiliser sa 
chaleur au fur et à mesure qu'elle se produit, en lui fournissant, 



DESCniPTION DE DIFFÉRENTS MODÈLES DE FOURS ÉLECTRIQUES 27 

d'une façon continue, un travail à effectuer. Dans ce deuxième 
cas, on devra employer le four à tube incliné ou le four à sole. 

Il est le plus souvent possible de former une sole assez réfrac- 
taire pour supporter le métal liquide à obtenir, et dans ce cas, 
pour régulariser la chaleur sur une surface plus grande,, nous 
diviserons notre courant en plusieurs arcs. 

En employant une sole légèrement inclinée, on peut amener, 
à la partie supérieure, le mélange agg"loméré d'oxyde et de 
charbon. Sous l'action d'un ou de deux arcs le métal se pro- 
duit, coule sur la sole, s'accumule à la partie inférieure où un 
autre arc le maintient liquide pendant que l'affinage se produit. 
On peut faire écouler le métal liquide par un trou de coulée que 
l'on débouche à la fin de l'opération. Dans un essai fait en petit, 
nous avons pu couler ainsi, en une fois, lo''^ de chrome en 
fusion. Dans une autre expérience nous avons fondu la""" de 
molybdène . 

La chaleur intense, produite par l'arc électrique, peut donc être 
appliquée à un four continu et donner dans ce cas une production 
rég'ulière d'un métal dont le point de fusion peut être bien supé- 
rieur à 2 000°. 

En terminant la description des différents modèles de fours 
électriques que nous avons employés dans nos recherches, nous 
rappellerons qu'il reste un point important à élucider. 

Nous ignorons quelle est la température de ces appareils; 
elle dépend de la température que peut atteindre l'arc élec- 
trique qui, d'après M. Violle, serait de 35oo°. On sait que 
sur ce sujet les physiciens sont peu d'accord. Pour nous, 
après des centaines d'expériences réalisées dans des condi- 
tions bien différentes, il nous a semblé que dans un four 
fermé, à petite cavité, la température s'élevait avec l'inten- 
sité du courant. Il est vraisemblable que la vaporisation du 



28 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



carbone peut limiter dans une certaine mesure la température de 
l'arc, lorsque l'on emploie des tensions qui ne sont pas très 
élevées ; il en est de même des phénomènes de dépolymérisation 
du carbone qui viennent aussi compliquer les conditions ther- 
miques de l'expérience. Mais il nous a toujours paru, dans les 
nombreuses recherches faites sur ce sujet, recherches entreprises 
à des tensions très différentes, que plus nous avions des ma- 
chines puissantes, et plus la température augmentait. 

Avec 4oo ampères et 70 volts, il nous a été impossible de ré- 
duire l'oxyde de vanadium par le charbon, le creuset étant placé 
à i""" de l'arc. Avec un courant de 1000 ampères et 70 volts, cette 
réduction se fait à plusieurs centimètres de l'arc et l'on obtient 
environ 100 gr. de métal en quelques minutes. 

La réduction de l'acide titanique par le charbon nous a fourni 
un nouvel exemple de l'augmentation de la température en fonc- 
tion de l'intensité du courant. Avec un arc de 5o ampères et 5o 
volts, on n'obtient que le protoxyde bleu de titane, quelle que 
soit la durée de l'expérience ; un arc de 35o ampères et 5o volts 
nous donne l'azoture fondu et rien que l'azoture; enfin avec 
1000 ampères et 70 volts, cet azoture est complètement dissocié 
et l'on arrive au titane liquide plus ou moins carburé. 

Conclusions. — Plusieurs savants ont déjà utilisé l'arc élec- 
trique pour obtenir des températures élevées; mais les cher- 
cheurs qui m'ont précédé jusqu'ici sur ce point n'ont pas séparé 
l'action électrique du courant de son action calorifique. C'est 
cette séparation que j'ai voulu réaliser en ne prenant à l'arc 
électrique que les phénomènes calorifiques puissants qu'il peut 
fournir, et en laissant de côté l'action purement électroly- 
tique. 

Les fours électriques que je viens de décrire sont des appa- 



DESCRIPTION DE DIFFERENTS MODELES DE FOURS ÉLECTRIQUES 29 

reils simples et pratiques permettant d'étendre considérable- 
ment la chimie des hautes températures. 

Les services qu'ils pourront rendre dans le laboratoire et dans 
l'industrie seront très grands. 

Ces appareils nous permettent d'atteindre avec facilité des 
températures voisines au minimum de 35oo°; c'est donc tout un 
ensemble d'études à poursuivre, et les premiers résultats entre- 
vus montrent l'importance et l'étendue des recherches qui peu- 
vent être tentées dans cette voie nouvelle. 



CRISTALLISATION DES OXYDES METALLIQUES 

Nous avons appliqué tout d'abord notre four électrique à l'étude 
de la cristallisation des oxydes métalliques, puis à la volatilisa- 
tion de quelques corps simples. 

Pour étudier l'action d'une haute température sur les oxydes 
métalliques, on s'est servi du four électrique en chaux vive décrit 
précédemment. Les oxydes étaient préparés purs et anhydres. 
On tassait alors ces oxydes en poudre au milieu de la cavité 
placée au-dessous des électrodes et l'on faisait jaillir l'arc. Pour 
la première partie de ces recherches, c'est-à-dire dans celle où 
l'on n'a employé qu'un moteur de quatre chevaux, les électrodes 
de charbon avaient été soumises au préalable à l'action du chlore 
à haute température, puis refroidies dans un courant d'azote. 
Dans les expériences où l'on a utilisé une force motrice de 3o à 
45 chevaux, on a employé comme électrodes des cylindres de 
charbon aussi purs que possible et préparés avec des précautions 
minutieuses. D'ailleurs, lorsque l'on emploie un courant intense, 
les réactions peuvent être exécutées sur des masses assez impor- 
tantes pour que la petite quantité d'impuretés des électrodes 
ne puisse influencer beaucoup les résultats de l'expérience. 

Oxyde de calcium. — Lorsque l'on soumet la chaux à l'action 
de l'arc produit par une machine donnant 5o volts et 25 ampères, 
la masse ne tarde pas à se recouvrir de cristaux blancs et bril- 
lants qui sont formés d'oxyde de calcium pur. 

Ces cristaux peuvent, du reste, être obtenus en petite quan- 
tité au moyen du chalumeau à oxygène et à hydrogène dans la 



CRISTALLISATION DES OXYDES MÉTALLIQUES 31 

partie la plus chauffée^ c'est-à-dire auprès de l'ajutage du cha- 
lumeau. 

Si l'on substitue à la chaux pure, une chaux légèrement 
hydraulique, qui forme la matière même du four^ on obtient en- 
core une très belle cristallisation. 

Ces derniers cristaux ont une densité de 8,29 ; ils sont facile- 
ment solubles dans l'eau et fournissent à l'analyse la composition 
suivante : 

Chaux . . 97,30 

Alumine 1,60 

Silice 0,45 

Fer , Traces . 

Bien que la chaux employée fût très riche en alumine et colo- 
rée en jaune par du fer, les cristaux obtenus étaient tout à fait 
incolores; ils sont analogues à ceux que MM. St. Meunier et 
Levallois ont trouvés dans un four à chaux continu, chauffé 
au moyen de gaz combustibles (i). 

Si l'on opère avec un arc plus puissant, donnant 5o volts et 
100 ampères, la cristallisation devient beaucoup plus abondante 
et plus rapide; mais l'on n'arrive à la fusion complète avec recris- 
tallisation confuse de la masse fondue, qu'avec un arc fournis- 
sant 35o ampères et 70 volts. Dans ces conditions, la cavité 
intérieure se creuse de plus en plus, les deux briques de chaux 
vive se soudent et l'expérience se limite par la fusion de la ma- 
tière qui constitue le four. La chaux pure, bien exempte de 
silice, d'alumine_, ou de magnésie, fond tout aussi bien et tout 
aussi rapidement. 

Après quinze ou vingt minutes, lorsque l'on emploie un four 
de grandeur ordinaire, les parois extérieures sont portées au 
rouge vif, et l'on doit mettre fin à l'expérience. 

(1) St. Meuniee et Levallois. Comptes rendus, 28 juin 1880. 



32 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Si l'on utilise des tensions de iio volts et 1200 ampères^ la 
fusion, puis la volatilisation de la chaux se produisent avec une 
grande intensité en quelques instants. En cinq minutes, on a 
volatilisé plusieurs centaines de grammes de chaux vive. Si l'on 
arrête l'expérience, le haut du four est recouvert d'une couche 
fondue de chaux vive de deux ou trois centimètres d'épaisseur, 
à cassure cristalline. La partie fondue a pris une transparence 
un peu laiteuse et sa densité est de 3, 12 à la température 
de 18°. 

Les résultats sont identiques lorsque l'on emploie un four en 
carbonate de chaux. L'arc ne tarde pas à se creuser une cavité 
ovoïde en chaux fondue, entourée d'une couche blanche de chaux 
vive, d'environ 2'^'" d'épaisseur. 

Si l'on ajoute une notable quantité d'alumine à la chaux, son 
point de fusion s'abaisse considérablement et sa liquidité 
aug-mente beaucoup. 

La chaux fondue présente une résistance assez inattendue 
à l'hydratation. 

Nous avons placé dans trois verres à pied renfermant de l'eau 
distillée : • 

1° De la chaux de marbre. 

2° Une chaux g-rasse de bonne qualité. 

3" Des fragments de chaux fondue. 

La chaux de marbre se délite immédiatement et le liquide 
fournit de suite un précipité blanc avec l'oxalate d'ammoniaque. 

La chaux g-rasse ne tarde pas à foisonner et entre très rapi- 
dement en solution dans l'eau. Douze heures plus tard, elle est 
complètement délitée. 

Au contraire, la chaux fondue n'a pas changé d'aspect après 
ving-t-quatre heures de contact avec l'eau, et le liquide ne renferme 
pas trace de chaux en solution. Il faut attendre encore vingt- 



CRISTALLISATION DES OXYDES METALLIQUES 33 



quatre heures pour qu'il se produise un foisonnement sensible^ 
et dès lors, il y a production d'eau de chaux. Soixante-douze 
heures plus tard^ cette chaux fondue est complètement délitée. 

L'eau bouillante donne une série de réactions identiques. 

Nous pouvons conclure de ces expériences que l'oxyde de 
calcium^ tant qu'il n'est pas hydraté^ est insoluble dans l'eau, 
et que cette chaux fondue résiste à l'action de l'eau beaucoup 
plus long-temps que la chaux vive ordinaire. 

L'air saturé de vapeur d'eau à la température du laboratoire, 
nous a donné les résultats suivants : la chaux de marbre a 
foisonné complètement en ving-t-quatre heures ; la chaux grasse 
en quarante-huit heures, et la chaux fondue n'a commencé à 
perdre son aspect de cire que quarante-huit heures après ; trois 
jours plus tard, elle renfermait encore quelques fragments non 
hydratés. 

Ces expériences étaient faites sous une cloche maintenue dans 
un grand cristallisoir rempli d'eau, et les petits fragments de 
chaux étaient placés dans des cupules de verre, qui nag-eaient sur 
le liquide. 

Nous avons observé la même g-raduation dans l'attaque de 
ces différents échantillons par les acides étendus. 

Strontiane. — La strontiane cristallise d'abord comme la 
chaux, sous l'action d'un arc de 5o volts et 76 ampères. Avec 
des courants de 70 volts et 35o ampères, la strontiane pure 
fond en un liquide transparent qui, par refroidissement, se 
prend en une masse confuse de cristaux. L'oxyde de strontium 
fond plus facilement que la chaux. 

Baryte. — La baryte, comme on le sait, fond à une tem^pé- 
rature plus basse que la chaux. Avec un arc de 5o volts et 
2 5 ampères, elle devient absolument liquide ; elle se volatilise avec 

FOUR ÉLECTRIQUE. 3 



34 LE FOUR Électrique 



facilité sous l'action d'un arc à tension plus élevée. En se 
refroidissant, la baryte liquide fournit un amas de cristaux 
enchevêtrés qui possèdent une très belle cassure cristalline. 

Magnésie. — La mag-nésie cristallise à une température plus 
élevée que la chaux ; elle fournit des cristaux brillants qui 
mesurent parfois plusieurs millimètres de côté. 

L'expérience réussit très bien en maintenant un arc de 
5o volts et de 120 ampères au-dessus d'une masse de mag-nésie 
pure placée au milieu du four électrique. Quand on opère avec 
une tension de 36o ampères et 70 volts, la magnésie donne 
une masse fondue, laiteuse et translucide. 

M. Ditte a démontré en 1871, que la magnésie se poly- 
mérisait par suite d'élévations successives de température et 
que l'ensemble de ses propriétés chimiques et thermiques variait 
ainsi d'une façon continue. En particulier, la densité de cet 
oxyde s'élève rapidement avec la température. M. Ditte a 
donné les chiffres suivants : 

DENSITÉ A 0" 

A 350° 3,1932 

Rouge sombre 3,2482 

Rouge blanc 3,5699 

Dans nos expériences, faites au four électrique, nous avons 
toujours remarqué que la magnésie, purifiée par le procédé de 
M. SchlGesing-, était irréductible par le charbon. La connais- 
sance de cette propriété était très importante pour nous, puis- 
qu'elle nous a permis de construire l'intérieur de nos fours, avec 
des plaquettes alternées de mag-nésie et de charbon, et d'utiliser 
cette même mag"nésie pour la formation de nos creusets. 

En présence de la facile réduction par le charbon, à la tem- 
pérature de l'arc, des oxydes alcalino-terreux, de l'alumine et 
de l'oxyde d'uranium, cette stabilité de la magnésie nous a 



CRISTALLISATION DES OXYDES METALLIQUES 35 



semblé assez curieuse pour nous amener à reprendre la densité 
de cet oxyde fondu au four électrique. 

Ces déterminations ont été faites dans la benzine et dans 
l'alcool absolu, en suivant les précautions très bien indiquées, 
d'ailleurs, dans le mémoire de M. Ditte (i). Chacun des 
chiffres que nous donnons ci-dessous représente la moyenne 
de quatre expériences. 

Le premier échantillon avait été chauffé pendant dix heures 
au four à vent, alimenté par du charbon de cornue. Le 
deuxième échantillon provenait de plaques de mag-nésie, en 
partie cristalline, qui avaient subi pendant deux heures l'action 
de l'arc électrique. Le troisième provenait d'une masse de 
mag-nésie de 5o^'', fondue en un seul morceau, dans un creuset 
du four électrique. 

Nous avons obtenu les chiffres suivants : 

DENSITÉ A 20" 

1. MgO (four à vent) 3,577 

2. Mg O (plaques du four) • 3,589 

3. MgO (masse fondue) 3,654 

Cette augmentation de densité indique que la polymérisation 
de la magnésie se continue jusqu'à son point de fusion. Cette 
densité peut donc varier de3,i9à3,65. 

Alumine. — Pour étudier l'action de l'arc sur l'alumine pure, 
on place cette dernière dans un creuset en charbon au milieu 
d'un four en chaux. Il est impossible, en effet, d'opérer 
sur une petite quantité d'alumine placée dans la cavité 
d'un four en chaux Dans ces conditions, il se produirait rapi- 
dement un aluminate de chaux, très liquide. Avec un arc de 

(1) Ditte. De l'influence qu'exerce la calcination de quelques oxydes métalliques sur 
la chaleur dégagée pendant leur combinaison. Comptes rendvs, t. LXXIII, p. iri et 
p. 191. 



36 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



5o volts et 25 à 3o ampères, l'alumine fond et par refroidisse- 
ment cristallise avec rapidité. Si on l'additionne d'une petite 
quantité de sesquioxyde de chrome, on voit se détacher de la 
masse de petits cristaux rouges de rubis. Ces rubis sont beau- 
coup moins beaux que ceux préparés par MM. Frémy et Ver- 
neuil ; mais la rapidité de l'expérience, qui ne demande que dix 
ou quinze minutes, permettra peut-être de préparer ainsi, avec 
facilité, le rubis cristallisé. D'ailleurs la facile volatilité de l'alu- 
mine permettrait vraisemblement d'obtenir des cristaux nets 
par cette voie. Nous n'avons pas poursuivi ces études. 

Lorsque l'arc est plus puissant et qu'il atteint 7.5 ampères 
et 2 5o volts, si l'expérience dure vingt minutes, non seulement 
l'alumine fond, mais elle est volatilisée et l'on ne retrouve rien 
dans le creuset. Ce dispositif permet de répéter, en quelques 
minutes, la fameuse expérience d'Ebelmen sur la synthèse du 
corindon par la volatilisation de l'acide borique dans un four à 
porcelaine. Seulement lorsque l'expérience est très courte, trois 
à cinq minutes, la cristallisation est alors confuse et les cristaux 
perdent de leur limpidité. En quelques minutes, l'acide borique 
fondu est complètement volatilisé, avec un arc de 3oo ampères et 
60 volts. 

Oxydes de la famUle du fer. — Le sesquioxyde de chrome, 
chauffé à l'arc de 3o ampères et 55 volts, a fondu et donné une 
masse noire, brillante, mamelonnée, hérissée par endroits de 
petits cristaux de couleur foncée qui nous ont fourni les chiffres 
suivants, après attaque par le nitrate de potassium et précipi- 
tation par le nitrate mercureux. 

1. 

Chrome 51,82 

Oxygène » 



2. 


3. 


THÉOBIE 


51,60 


52,32 


52,22 


» 


» 


47,78 



CRISTALLISATION DES OXYDES MÉTALLIQUES 37 

Ces cristaux sont très durs et laissent une raie verte sur la 
porcelaine. 

Le sesquioxyde de chrome, en fusion, se combine avec l'oxyde 
de calcium avec une g-rande rapidité. Dans les fours en chaux où 
nous avons réalisé l'affinage de la fonte de chrome, on obtient 
souvent, par centaines de grammes, cet oxyde double très bien 
cristallisé. Les mêmes cristaux lamelleux et très brillants se 
rencontrent aussi parfois sur le dôme du four. 

Nous avons pu préparer plusieurs de ces oxydes doubles en 
chauffant un mélange de chaux vive et de sesquioxyde de chrome, 
en proportions variables, dans un four en pierre calcaire, au 
moyen d'un courant de 5o volts et de i,ooo ampères. La masse 
fondue, retirée du four, présentait souvent des g"éodes remplies 
de petits cristaux lamellaires transparents, de couleur jaune, 
décomposables lentement par l'eau ou l'humidité. Ce composé 
ne contenait que de la chaux et du sesquioxyde de chrome. 

Il nous a donné à l'analyse les chiffres suivants : 

1. 

Chrome 26,9 

Calcium 41,4 

Il paraît donc répondre à la formule 

Cr2 03,4CaO. 

A côté de ces lamelles jaunes, nous avons rencontré souvent 
des aiguilles de quelques millimètres, de couleur vert foncé et 
dont l'étude n'a pas été pousuivie. 

Le bioœyde de manganèse se liquéfie sous l'action de l'arc 
avec rapidité : il bouillonne en dégageant de l'oxygène et four- 
nit le protoxyde liquide qui s'imbibe dans la chaux en laissant 
une masse cristallisée d'une couleur brune, qui est constituée 



2, 


3. 


THEORIE 

pour 
Cr* 0', 4 Ca 0, 


26,8 


27,6 


27,2 


42,5 




41,1 



38 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



vraisemblablement par une combinaison des deux oxydes. 

Le sesquioxyde de fer fond rapidement et perd une partie 
de son oxyg-ène. Il fournit l'oxyde magnétique de fer Fe^ O^ 
liquide et en partie cristallisé. 

Cet oxyde, comme le sesquioxyde de chrome, donne facile- 
ment avec la chaux, des combinaisons bien cristallisées. Ces 
composés se produisent même avec une telle facilité, qu'il 
nous a toujours été impossible de fondre le fer dans de 
petits creusets cylindriques en chaux vive, chauffés en dessous, 
par le jet du chalumeau à oxygène. L'oxyde mag"nétique qui 
se produit dans ces conditions s'unit de suite à la chaux ; cette 
dernière devient brune, pâteuse, se déforme et laisse couler le 
métal liquide qu'elle contient. Après l'expérience, tout le bas du 
creuset est transformé en une masse d'oxyde double de calcium 
et de fer. 

Le protoxyde de nickel laisse une masse fondue recouverte 
de petits cristaux verts transparents. 

Le pi^otoxyde de cobalt, qui fond aussi très rapidement, pro- 
duit des cristaux roség. 

Acide titaniqiie. — L'acide titanique, soumis à un courant de 
5o volts et 2 5 ampères, fournit de beaux cristaux prismatiques 
de couleur foncée qui répondent, comme aspect et comme pro- 
priétés, au protoxyde de titane. 

Si l'on opère avec un courant de loo ampères et [\h volts, ce 
protoxyde est d'abord fondu, puis, après trois minutes de 
chauffe, en partie dissocié et complètement volatilisé après 
huit minutes. 

Toutes les expériences que nous venons de rapporter ont 
été faites sur des oxydes, qui n'étaient pas au contact du 
charbon, et la masse à chauffer était placée à plusieurs centi- 



CRISTALLISATION DES OXYDES MÉTALLIQUES 39 

mètres de l'arc, de façon à bien éviter l'action réductrice de la 
vapeur de carbone. 

Oxyde de cuivre. — L'oxyde de cuivre est complètement dé- 
composé dans le four électrique : il donne de petites masses de 
cuivre métallique et une combinaison double, cristallisée, d'oxyde 
de calcium et d'oxyde de cuivre. 

Oxyde de zinc. — L'oxyde de zinc amorphe est volatilisé en 
quelques instants et fournit de longues aiguilles transparentes 
de plusieurs centimètres, qui viennent se déposer sur les orifices 
du four et les électrodes en charbon. 

Conclusions. — Aune température un peu supérieure à 2000°, 
la chaux possède une tension de vapeur suffisante pour pro- 
duire une abondante cristallisation. Lorsque la chaleur fournie 
par l'arc électrique est plus grande, la chaux fond et le liquide, 
en se refroidissant, se prend en une masse cristalline. Sous l'ac- 
tion d'une température plus élevée, cette chaux entre en ébulli- 
tion et distille avec facilité. 

La strontiane et la baryte cristallisent et fondent à des tempé- 
rature plus basses. 

La magnésie donne aussi, avant son point de fusion, des va- 
peurs qui se condensent en cristaux brillants. Par une élévation 
plus grande de température, elle fond ensuite, mais plus diffici- 
lement que la chaux, puis passe à l'état de vapeur. 

L'alumine est bien plus facilement volatile que la chaux et la 
magnésie. On comprend très bien que, dans les fours à vent or- 
dinaires, on ait pu volatiliser l'alumine et obtenir des lamelles de 
corindon. Par fusion, elle donne aussi une masse cristalline 
qu'une trace de chrome colore de la teinte du rubis. 

Dans le four électrique, l'acide borique, le protoxyde de titane 



40 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



et l'oxyde de zinc sont rapidement volatilisés. L'oxyde de cuivre 
est de suite dissocié en oxyg-ène et en cuivre qui distille. 

Les oxydes de la famille du fer, stables aux températures 
élevées, fournissent des masses fondues, hérissées de petits cris- 
taux. 

Dans toutes nos expériences, une simple élévation de tempé- 
rature a donc pu déterminer la cristallisation des oxydes métal- 
liques. 

Depuis nos premières recherches sur ce sujet, M. Dufau, pour- 
suivant l'étude de cette cristallisation des oxydes au moyen du 
four électrique, a indiqué l'existence d'un chromite de calcium : 
G'O^, Ga O, d'un tétrachromite de baryum : 4 Gr~ 0^, Ba 0,d'un 
cobaltite de magnésium : Go 0^ Mg- et d'un nickelite de baryum : 
2 Ni 0\ Ba 0. 

Enfin, en appliquant la même méthode à la cristallisation des 
sulfures, M. Mourlot a reproduit l'alabandine ou sulfure de 
manganèse, déjà obtenue par voie humide jDar M. Baubigny, et 
par voie sèche par MM. Gautier et Hallopeau. Il a préparé de 
même les sulfures de chrome, de zinc, de cadmium et d'alumi- 
nium. 



FUSION ET VOLATILISATION DE QUELQUES CORPS 

RÉFRAGTAIRES 

Nous insisterons plus particulièrement, dans ce chapitre, sur 
les expériences qui établissent la volatilisation de quelques 
métaux et métalloïdes et la facile distillation de la silice et de 
la zircone. 

Pour condenser les vapeurs de ces corps réfractaires volatili- 
sables à très haute température, nous avons employé le tube 
métallique, refroidi intérieurement par un courant d'eau que 
nous avons décrit à propos de notre four en pierre calcaire pour 
creusets. 

Gomme exemple de l'emploi du tube froid, nous citerons 
l'action de la chaleur sur deux composés stables de la chimie 
minérale : le pyrophosphate et le silicate de magnésium. 

Le pyrophosphate de magnésium a été soumis pendant cinq 
minutes dans le four électrique à l'action d'un arc de 3oo am- 
pères et de 65 volts. Après quelques instants des vapeurs abon- 
dantes se sont dég-agées. Le tube froid placé, dès le début dans 
l'appareil, était avant l'expérience traversé par un courant d'eau 
possédant une température de i5°,4. A la fin de l'opération, au 
moment où le four était en pleine activité, la température de 
l'eau qui s'échappait du tube n'était que de 17°, 5. Dans ces 
conditions, les vapeurs qui se produisent au milieu du four se 
condensent avec la plus grande facilité sur le tube refroidi. Et 
lorsque nous avons retiré ce dernier du four, nous avons pu 
constater qu'il était recouvert en partie de phosphore ordinaire 



42 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



s'enflammant par le frottement, ou s'oxydant lentement à l'air, 
en fournissant un enduit sirupeux qui réduisait abondam- 
ment l'azotate d'arg-ent. Outre ce phosphore, nous avons pu 
caractériser sur le tube l'existence de la magnésie (i). 

Dans une autre expérience, nous avons chauffé de l'amiante 
(silicate de magnésie contenant un peu de fer) dans un creuset 
de -charbon pendant six minutes. Le courant mesurait 3oo am- 
pères et 75 volts. Après l'expérience^ il ne restait dans le creu- 
set qu'une très petite quantité de silicate fondu et un globule 
ferrugineux à cassure brillante, renfermant 1,6 de mag-nésium 
et 0,7 de silicium. 

Le tube froid était recouvert par une poudre grise contenant 
un grand excès de silice, de magnésie et de très petites quanti- 
tés, de carbone et de silicium. Nous y avons rencontré des 
sphères de silice transparentes, rayant le verre et donnant net- 
tement la réaction de la silice à la perle de sel de phosphore. 

Ces deux expériences préliminaires, que nous choisissons 
parmi beaucoup d'autres, nous démontrent que les sels les plus 
stables sont dissociés à la température de l'arc électrique, et 
qu'il est possible de recueillir et d'étudier avec facilité les pro- 
duits de leur décomposition. 

• 

A. — Volatilisation des métaux. 

Cuivre. — Un fragment de cuivre de loS^"" est placé dans 
le creuset en charbon du four électrique. On chauffe pendant 

(1) Il restait dans le creuset une matière grise, caverneuse, fondue, qui à l'analyse 
nous a donné, en acide phosphorique et en magnésie, des chiffres très différents de 
ceux du pyrophosphate employé : 



Acide phosphorique. 
Magnésie 



)PHOSPH 


ATE 


CULOT FONDU 


63,96 




43,84 


36,04 




55,58 



FUSION ET VOLATILISATION DE QUELQUES CORPS «ÉFRACTAIRES 43 

cinq minutes avec un courant de 35o anfipères et 70 volts. Après 
une minute ou deux, des flamme s éclatantes, de o™,4o à o'",5o de 
longueur, jaillissent avec force par les ouvertures qui donnent 
passage aux électrodes de chaque côté du four. Ces flammes sont 
surmontées de torrents de fumées de couleur jaune, fumées qui 
sont produites par la formation d'oxyde de cuivre, provenant de 
la combustion de la vapeur métallique. 

L'expérience dure cinq minutes, puis on arrête le courant. 
Le culot qui reste dans le creuset ne pèse plus que 77^^ Dans 
ces conditions, 26 gr. de cuivre ont été volatilisés. 

Tout autour du creuset, dans la partie horizontale qui se 
trouve entre le couvercle et le four, on rencontre une large au- 
réole de globules de cuivre fondu provenant de la distillation 
du métal. La vapeur jaune recueillie abandonne de l'oxyde de 
cuivre à l'acide chlorhydrique étendu et froid, et laisse, comme 
résidu, de petites sphères de cuivre métallique, noircies à la 
surface etsolubles dans l'acide azotique. 

Sur le tube froid, on trouve en abondance du cuivre métal- 
lique. 

Argent. — On sait depuis longtemps que l'argent est volatil 
à haute température. Dans le four électrique,, on peut amener 
l'argent en pleine ébullition. Il distille alors avec plus de facilité 
que la silice ou la zircone. On obtient, en abondance, des globules 
fonduSj une poussière grise amorphe et des fragments arbores- 
cents. 

Platine. — Chauffé dans le four électrique, le platine entre 
en fusion en quelques instants et ne tarde pas à se volatiliser. 
On recueille du platine métallique en petits globules brillants, 
et en poussière sur les parties les moins chaudes des électrodes, 
ou sur la surface de la brique inférieure à quelques centimètres 
du creuset. 



44 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Aluminimn. — Chauffe de six minutes, courant de 70 volts et 
260 ampères. On obtient, sur le tube froid, une poudre grise lég-è- 
rement ag-glomérée, qui, par agitation avec l'eau, laisse tomber 
au fond du verre, de petites sphérules d'aluminium. Ces sphères 
ont l'aspect métallique, elles sont attaquées par l'acide chlorhy- 
drique ou sulfurique, avec dégagement d'hydrogène. Dans les 
vapeurs qui sortent du four, on peut aussi recueillir, sur un car- 
ton d'amiante, de petites sphères recouvertes d'alumine. 

Etain. — Durée de l'expérience, huit minutes. Intensité du 
courant, 3 80 ampères et 80 volts. Lorsque le four est en pleine 
activité, il se dégage auprès des électrodes des fumées blanches 
assez abondantes. On trouve, sur le tube, une petite quantité 
d'oxyde d'étain, soluble dans l'acide chlorhydrique étendu, de 
petits globules brillants et une substance grise^ à aspect fibreux, 
constituant un véritable feutrage. Cette partie fibreuse et les 
sphères métalliques donnent, avec l'acide chlorhydrique, un 
dégagement très net d'hydrogène ; elles sont formées d'étain 
métallique. Il est facile de condenser aussi à la partie extérieure 
du four de petits globules d'étain métallique mélangés d'oxyde. 

Or. — Durée de l'expérience, six minutes. Intensité du cou- 
rant, 36o ampères, 70 volts. On a placé 107^'" d'or dans le 
creuset; après l'expérience, il n'en restait que 69. Pendant l'ex- 
périence, il s'était dégagé des fumées abondantes de couleur jaune 
verdâtre. Le tube froid était recouvert d'une poudre de couleur 
foncée à reflets pourpres. Au microscope, avec un faible gros- 
sissement, on distinguait nettement de petites sphères régulières 
d'or fondu, d'une belle couleur jaune. Ces globules se dissolvent 
avec rapidité dans l'eau régale, et fournissent tous les caractères 
des sels d'or. 

Sur le carton d'amiante où les vapeurs du four sont venues se 
condenser, nous avons rencontré, au point le plus chauffé, de 



FUSION ET VOLATILISATION DE QUELQUES CORPS RÉFRACTAIRES 45 

nombreux g-lobules très petits d'or métallique. Autour de cette 
partie, qui avait une couleur jaune très nette, se trouvait une au- 
réole roug'e, puis au delà une belle teinte pourpre foncée. 

Manganèse. — Ce métal, sur la volatilisation duquel M. Jor- 
dan vient récemment d'appeler l'attention, nous a fourni des 
résultats très intéressants. Nous ne rapporterons ici qu'une 
seule expérience qui nous a semblétout à fait caractéristique. Du- 
rée de la chauffe, dix minutes; intensité du courant, 38o ampères 
et 80 volts. On avait placé dans le creuset 4oo^'' de mang-anèse 
métallique. Il s'est dégagé, pendant l'expérience, des fumées 
très abondantes et à la fin, nous n'avons pu trouver qu'un culot 
de carbure métallique pesant à peine quelques g'rammes. 

Du reste^ chaque fois que_, dans la préparation du mang-anèse 
au four électrique, on chauffe trop long-temps, on ne retrouve 
plus de métal dans le creuset. 

Fej\ — Durée de l'expérience, sept minutes. Intensité du 
courant^ 35o ampères et 70 volts. On recueille, sur le tube froid, 
une poudre g-rise présentant quelques surfaces brillantes, très 
minces, mamelonnées, assez malléables pour se plier sous une 
lame de canif, mélang-ées à une poussière g-rise ayant la couleur 
du fer réduit par l'hydrog-ène. Cette poussière devient brillante 
par le brunissoir, et l'échantillon entier se dissout dans l'acide 
chlorhydrique étendu, en produisant un dég-ag-ement d'hydro- 
gène. 

Sur le carton d'amiante, qui reçoit les vapeurs métalliques, on 
recueille de petites sphères d'oxyde magnétique et des globules 
du même composé de couleur noire et de surface rugueuse. 

Uranium. — Durée de l'expérience, neuf minutes. Intensité 
du courant, 35o ampères, 76 volts. On recueille sur le tube froid 
de petites sphères métalliques, pleines, abondantes, mélangées 
à un dépôt de poudre grise facilement soluble dans les acides 



46 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



avec dég-agement d'hydrogène. La solution présente tous les 
caractères des sels d'uranium. Sur le carton d'amiante, on trouve 
d'abondantes sphères jaunes qui, écrasées au mortier d'agate, 
perdent une croûte d'oxyde, deviennent grises et prennent l'as- 
pect métallique. 

Ces sphères d'uranium distillé ne contiennent pas de carbone 
et ne sont pas attirables à l'aimant. 

B. — Volatilisation des métalloïdes. 

Silicium. — Avec un courant de 3oo ampères et 80 volts, on 
peut obtenir la volatilisation du silicium. On trouve sur le tube 
froid, de petites sphères de silicium fondu, attaquables par le 
mélange d'acide azotique et d'acide fluorhydrique. Ces sphères 
sont mélangées d'une poussière grise et d'une petite quantité de 
silice. Si l'on recueille les vapeurs sur du carton d'amiante, on 
voit qu'une grande partie du silicium a été transformée en 
silice. 

On peut rendre visible cette vaporisation du silicium en se 
servant du dispositif que nous indiquons page i56 (i). 

Le silicium cristallisé, préparé par la méthode de Deville ou 
de M. Vigouroux, est placé entre les deux électrodes verticales. 
Dès que l'arc jaillit, on voit très bien, sur l'image projetée, le sili- 
cium entrer en fusion, puis donner naissance à une véritable 
ébullition. Lorsque les électrodes sont refroidies, on trouve sur 
leur sommet, au milieu du graphite qui s'est formé, des cris- 
taux, d'un vert pâle, de siliciure de carbone. 

Bore. — On ne peut produire la volatilisation du bore dans 
le creuset du four électrique car, dans ces conditions, il est trans- 

(1) Voir aussi : H. MOISSAN. Reproduction du diamant. Annales de ch. et de ph., 
t. VIII, p. 466, 



FUSION ET VOLATILISATION DE QUELQUES CORPS RÉFRACTAIRES 47 



formé en boriire de carbone. Lorsque l'on place dans l'arc élec- 
trique, du bore amorphe pur, préparé au moyen du magné- 
sium (i), en projetant l'expérience comme nous venons de le 
dire plus haut, on voit le bore devenir roug-e, s'entourer d'une 
grande auréole verte, puis disparaître sans présenter aucun phé- 
nomène de fusion. 

Après l'expérience^ l'extrémité de l'électrode supporte de 
petites masses noires à aspect fondu, présentant quelques points 
cristallisés, et qui sont formées par un borure de carbone de 
composition définie. 

Dans cette dernière expérience, il est très important d'avoir 
des électrodes en charbon aussi pures que possible. Il ne faut 
pas oublier non plus que, si la masse de bore est un peu grande, 
en même temps que la combinaison de bore et de carbone se 
produit, il peut se faire de l'acide borique qui fond avec rapi- 
dité, entre en ébullition, mais peut être enlevé ensuite facilement 
au moyen de l'eau bouillante. 

Nous pouvons conclure, de cette, expérience, que le bore passe 
de l'état solide à l'état gazeux sans prendre l'état liquide. ^ 

Carbone. — Durée de l'expérience : quinze à vingt minutes. 
Intensité du courant^ 870 ampères etSo volts. En chauffant, dans 
ces conditions, un creuset voisin de l'arc et rempli de gros frag- 
ments de charbon, toute la masse de carbone ne tarde pas à se 
transformer en graphite et, après l'expérience, on trouve sur 
le tube froid des plaques minces très légères, translucides et 
présentant par transparence une teinte marron. M. Berthelot, 
dans ses nombreuses expériences sur la condensation progres- 
sive du carbone, a déjà indiqué l'existence d'un carbone léger 
de couleur marron. Cette matière est séparée de la chaux qui a 

(1) H. MoiSSAN. Préparation du bore amorphe. Comptes rendus, t. CXIV, p. 392. 



48 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



été volatilisée en même temps par l'acide chlorhydrique étendu. 
Le résidu, ainsi obtenu, brûle facilement dans l'oxygène, en pro- 
duisant de l'acide carbonique. Nous étudierons, par la suite, avec 
plus de détails les propriétés de cette vapeur de carbone. 

C. — Oxydes. 

Les recherches que nous avons décrites précédemment sur 
la cristallisation des oxydes démontraient surabondamment la 
volatilité de ces composés. Nous allons la mettre en évidence 
pour des oxydes tels que la chaux, la mag"nésie et la zircone. 

Chaux. — Avec un courant de 35o ampères et 70 volts, on 
obtient la volatilisation de la chaux en huit à dix minutes. Dans 
ces conditions, on recueille sur le tube froid, la chaux sous 
forme de poussière amorphe, ne présentant pas de sphérules. 
Il sort du four d'abondantes vapeurs d'oxyde de calcium. Avec 
un courant de 4oo ampères et 80 volts, l'expérience se réalise 
en cinq minutes. 

Enfin, avec un courant de 1,000 ampères et 80 volts^ on peut 
volatiliser en cinq minutes plus d'une centaine de grammes 
d'oxyde de calcium. 

Magnésie. — La magnésie est plus difficile à volatiliser que 
la chaux; déplus, son point d'ébullition est voisin de son point 
de fusion. Dès que la magnésie est fondue, elle émet des vapeurs 
que l'on peut condenser sur le tube froid. Cette expérience se 
produit avec un courant de 36o ampères et 80 volts. Cette distil- 
lation devient très belle et très rapide lorsqu'on emploie des 
courants de 1,000 ampères et 80 volts. 

Zircone. — Lorsqu'on soumet la zircone à la haute tempéra- 
ture du four électrique, cet oxyde ne tarde pas à entrer en 
fusion. Après dix minutes d'expérience, en opérant avec un cou- 



FUSION ET VOLATILISATION DE QUELQUES CORPS RÉFRACTAIRES 49 



rant de 36o ampères et 70 volts, il se produit des fumées blan- 
ches très abondantes. Ces fumées sont formées par la vapeur de 
zircone, car à cette haute température, la zircone est en pleine 
ébuUition. En condensant ces vapeurs sur un corps froid, on 
obtient une poussière blanche que l'on traite par l'acide clilor- 
hydrique très étendu pour la débarrasser de la chaux qu'elle 
contient. Après lavage à l'eau distillée bouillante et dessiccation, • 
il reste une poudre blanche qui, au microscope, se présente en 
masses blanches arrondies, ne renfermant aucune parcelle trans- 
parente. Cette poudre fournit tous les caractères de la zircone. 
Elle raye le verre avec facilité et sa densité est de 5, 10. 

On retrouve dans le creuset, après refroidissement, une masse 
de zircone fondue, présentant une cassure cristalline. Enfin, à 
l'intérieur du four, dans les parties moins chaudes^ on rencontre 
parfois des cristaux caractéristiques de zircone ; ils affectent la 
forme de dendrites transparentes^, à éclat vitreux, rayant le verre 
et inattaquables par l'acide sulfurique. Il existe aussi une com- 
binaison cristallisée de zircone et de chaux. 

Silice. — Les fragments de cristal de roche, placés dans un 
creuset de charbon, ont été soumis à l'action de l'arc électrique 
produit par un courant de 35o ampères et 70 volts. En quelques 
instants, la silice entre en fusion et, après sept ou huit minutes, 
l'ébullition commence. 

On voit alors sortir du four, par les ouvertures qui donnent 
passage aux électrodes, une fumée de couleur bleutée, plus 
légère que celle produite par la zircone. Tant que l'expérience 
se continue, ces vapeurs se dég'ag'ent en abondance. On peut les 
condenser en plaçant à quelque distance des orifices du four un 
cristallisoir retourné. L'intérieur de ce cristallisoir se recouvre 
rapidement d'une couche légère de substance peu transparente, 
d'un blanc légèrement bleuté . En reprenant par l'eau le contenu 

POUR ÉLECTRIQUE. 4 



50 



LE FOUR ELECTRIQUE 



du cristallisoir, et en examinant ce résidu à la loupe ou au 
microscope, avec un très faible grossissement, on voit qu'il est 
surtout formé de sphères opalescentes, rapidement solubles dans 
l'acide fluorhydrique. Ces petites sphères de silice (fig. 6), visibles 
à l'œil nu, sont pleines; elles présentent quelquefois, en un point, 
une partie creuse semblant indiquer que la silice fondue a 
diminué de volume en passant de l'état liquide à l'état solide. 




FiG. 6. — Sphères de silice. 



En môme temps que ces sphères, on rencontre de nombreuses 
parcelles de silice amorphe. 

Lorsque l'on veut recueillir une notable quantité de ce produit, 
il est mieux d'employer un four dont le couvercle porte une 
ouverture verticale au-dessus du creuset, laissant passer la vapeur 
de silice. On dispose une cloche en verre ou un récipient métal- 
lique sur cette ouverture (fig*. 7) et l'on peut obtenir ainsi, en 
dix ou quinze minutes, une vingtaine de grammes d'une poudre 
blanche très légère qui est purifiée de la chaux entraînée, par un 
lavage à l'acide chlorhydrique étendu. 

La forme de la silice condensée dépend naturellement de la 
vitesse de refroidissement de la vapeur. Le refroidissement ne 
doit pas être trop rapide si l'on veut obtenir de nombreuses 
sphérules de silice. Cette silice est très soluble dans l'acide 
fluorhydrique, et elle s'y dissout à froid en produisant un léger 



FUSION ET VOLATILISATION DE QUELQUES CORPS RÉFRACTAIRES 51 

bruissement. Elle est attaquée facilement par l'hydrate de 
potasse en fusion et par les carbonates alcalins. 

Sa densité est de 2,4 5 elle est donc un peu inférieure à celle 




FiG. 7. — Four électrique disposé pour la volatilisation de la silice. 



du cristal de roche ; enfin, ces petites sphères rayent le fer avec 
facilité. 

En étudiant le dépôt qui se forme dans les globes de verre où 
l'on fait jaillir l'arc électrique pour l'éclairag-e, nous avons 
retrouvé de petites sphères de silice identiques à celles que nous 



52 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



venons de décrire. C'est donc surtout à la volatilisation de la 
silice que les globes de verre de lampes à arc, qui ont fonctionné 
pendant un certain temps, doivent leur opalescence. Cette silice 
provient des impuretés des charbons électriques. 

Nous ajouterons que la silice, à cette température, est réduite 
avec facilité par le charbon, et fournit un carbure de silicium 
cristallisé et même le silicium pur. 

Nous voyons donc que la zircone et la silice fondent rapide- 
ment dans le four électrique, et qu'après sept ou huit minutes 
d'expérience, elles entrent en ébullition et prennent l'état 
gazeux. 

Conclusions. — En résumé, à la haute température produite 
dans nos expériences par l'arc électrique, les métalloïdes et les 
métaux, reg^ardés jusqu'ici comme réfractaires, sont volatilisés. 
Les composés les plus stables de la chimie minérale disparais- 
sent dans le four électrique, soit par dissociation, soit par vola- 
tilisation. Il ne reste plus, pour résister à ces hautes températures, 
qu'une série de composés nouveaux, parfaitement cristallisés, 
d'une stabilité exceptionnelle et dont nous décrirons bientôt les 
propriétés . 

Cesontlesborures,les siliciures et surtout les carbures métal- 
liques. 



CHAPITRE II 

Recherches^ sur les difTérentes variétés de carbone. 



PREMIERE PARTIE 
Étude du carbone amorphe. 

Le carbone est, de tous les corps simples, celui qui nous 
fournit les variétés allotropiques les plus curieuses. Ses propriétés 
contradictoires, les différences que nous présentent les chaleurs 
spécifiques du diamant, du graphite et du noir de fumée ont 
retenu depuis longtemps l'attention des savants. 

Après avoir séparé et reconnu la plupart des principes du 
monde végétal et animal, la chimie du carbone a produit un 
nombre immense de nouveaux composés. Elle a pris un tel 
essor que c'est à elle surtout que l'on peut appliquer avec 
raison cette belle remarque de M. Berthelot : « La Chimie crée 
l'objet de ses études. » 

Mais dans cet ensemble imposant de recherches, les chi- 
mistes se sont attachés plutôt à produire des dérivés curieux, de 
nouvelles synthèses, dont certaines ont modifié profondément 
l'industrie, qu'à étendre nos connaissances sur les propriétés du 
corps simple qui sert de point de départ. Ils ont disserté sou- 
vent sur la forme hypothétique de l'atome de carbone, et il 
existe comparativement peu d'expériences sur les propriétés 



54 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



physiques et chimiques de ce même carbone. Ce sujet méritait 
cependant de nouvelles recherches. 

Pour réaliser la reproduction du diamant, nous avons été 
conduit à reprendre l'étude générale des différentes variétés de 
carbone. 

Nous donnons, aujourd'hui, une étude d'ensemble sur ce 
sujet, et nous traiterons successivement du carbone amorphe, 
du graphite et du diamant. 

Dans la première partie, nous ne nous occuperons que des 
carbones amorphes. On sait que les propriétés de cette espèce 
de carbone peuvent varier dans des limites assez grandes. La 
résistance à l'oxydation, par exemple, a déjà été étudiée par 
M. Ditte (i). Dans des expériences comparatives, ce savant 
a établi que les divers charbons, chauffés en tube scellé avec 
une solution concentrée d'acide iodique, sont attaqués à des 
températures différentes. 

Après quelques essais tentés avec l'acide iodique, le perman- 
g-anate de potassium, l'acide chromique et l'acide azotique, 
nous avons donné la préférence, comme méthode d'oxydation, 
au mélange d'acide sulfurique et de bichromate de potassium. 

Différents chimistes se sont occupés de la préparation du 
carbone amorphe. Parmi les recherches entreprises sur ce sujet, 
nous rappellerons en particulier les travaux de Gore (2). Ce 
savant a démontré, que le charbon était insoluble dans l'acide 
carbonique, dans le cyanogène et dans l'acide chlorhydrique 
liquéfiés. Il a étudié, à la température ordinaire, quelle était 
l'action du sulfure de carbone sur l'argent, le plomb et le 
mercure. 

(1) Ditte. RecJiereJtes sur Vacide iodique. Thèse de la Faculté des Sciences de Paris, 
no 322, 1870. 

(2) Gore. Clœmical News, vol. L, p. 125, 1884. 



RECHERCHES SUR LES DIFFERENTES VARIÉTÉS DE CARRONE 55 

Il a essayé aussi l'action de couples voltaïques, formés par des 
lames de platine et d'aluminium, ag-issant sur des carbures d'hy- 
drogène ou des composés org-aniques. Le plus souvent la décom- 
position ne s'est pas produite. 

On sait que le carbone amorphe peut se former dans nombre 
de décompositions, par exemple dans l'action du sodium et du 
magnésium sur l'acide carbonique. M. Winkler(i) a étudié plus, 
spécialement l'action du magnésium sur les carbonates alca- 
lins et alcalino-terreux ; il a établi la production du carbone 
amorphe dans ces conditions sans s'arrêter sur les propriétés du 
corps simple obtenu. 

Dans le même ordre d'idées, rentre l'étude de DragendorfF sur 
la mise en liberté du carbone par l'action du phosphore sur les 
carbonates alcalins en fusion (2), ainsi que cette partie du travail 
de M. Gore, dans laquelle il décrit la réaction du phosphore sur 
le cyanure de potassium fondu. 

On voit de suite que, dans ces différentes réactions, la chaleur 
dégagée est très grande. Nous ne nous occuperons pas des car- 
bones obtenus dans ces conditions; tous nos efforts ont porté, 
au contraire, sur l'étude de la mise en liberté du carbone à une 
température aussi basse que possible et dans des réactions très 
lentes. 

Les belles recherches de M. Berthelot sur les différents états 
du carbone, sur la théorie des carbures pyrogénés, sur la syn- 
thèse de l'acétylène par la vapeur de carbone, sur les acides 
humiques, constituent l'ensemble le plus important des recherches 
entreprises jusqu'ici sur ce sujet. 

Noir DE fumée du commerce. — Le noir de fumée que nous 

(1) C. WiNKLER. Berlchte der deutsch. cliem. Geselhcliaft, t. XXIII, p, 2642, 1890. 

(2) DRAGENDORFF. Chemische Central Blatt, p. 865^ 20 nov. 1861. 



56 LE FOUR ELECTRIQUE 



avons étudié avait été produit par la décomposition pyrogénée 
d'huile de pétrole. La température de sa formation, bien qu'irré- 
gulière, est, pour la plus g-rande partie de la masse, peu supé- 
rieure au rouge sombre. Nous l'avons pris comme point de 
comparaison dans l'étude des carbones amorphes. 

On a purifié ce noir par des épuisements successifs, par la 
benzine, l'alcool et l'éther. Cette purification est indispensable, 
et la quantité de carbures entraînés est notable. 

Après épuisement par l'éther, la poudre noire essorée est 
placée dans une étuve dont la température monte lentement jus- 
qu'à i5o° (i). Ce noir de fumée nage sur l'iodure d'allyle de 
densité 1,87 et tombe dans l'iodure de propyle de densité 1,78. 

Le noir de fumée, ainsi préparé, est loin d'être pur. Il retient 
avec une très grande énergie une petite quantité de carbures 
d'hydrogène, et de l'eau dont il est impossible de le débarrasser. 
Il renferme aussi un peu d'azote. 

Pour faire l'analyse de cette variété de carbone, on commence 
par la chauffer dans le vide, à la température de ramollissement 
du verre ordinaire, pour la polymériser et la rendre plus ma- 
niable. Il se dég-age de l'eau et des traces de carbures d'hydro- 
gène. La poudre noire fournit alors les chiffres suivants (2) : 

1. 2. 

Cendres 0,22 0,34 

Carbone 93,21 92,86 

Hydrogène 1,04 1,20 

Si nous comptons l'hydrog-ène à l'état d'eau, nous voyons de 
suite que nous dépassons 100, ce qui nous indique qu'une petite 
quantité d'hydrogène, moins de i pour 100, est sans doute à 

(1) Les traitements à l'alcool et à l'éther doivent être prolongés pour éliminer les 
dernières traces de benzine que le noir de fumée retient avec facilité. 

(2) Ces deux analyses ont été faites sur des échantillons différents. 



UECHEnCHES SUR LES DIFFÉRENTES VARIÉTÉS DE CARBONE 57 

l'état de carbure'; le reste provient de l'eau qu'il est impossible 
d'enlever complètement au noir de fumée. 

Si l'on ne dessèche pas dans le vide et au rouge sombre, la 
quantité d'eau est beaucoup plus grande. 

Le noir brut nous a fourni à l'analyse les chiffres suivants : 

Carbone 87,49 

Hydrogène 2,76 

Si l'on compte l'hydrogène en eau, on obtient 

G 87,49 + H2 24,88= 112,37. 

Ce chiffre d'hydrogène total de 2,76 englobe l'hydrogène de 
l'eau et l'hydrogène combiné. Ce dernier appartient à une ma- 
tière organique, vraisemblablement sous forme de carbure. 

Cette présence constante, dans le carbone amorphe, de car- 
bures d'hydrogène, d'hydrogène ou d'autres corps simples, 
était connue depuis longtemps. Nous allons en rencontrer de 
nombreux exemples. 

M. Berthelot a tiré de ces faits importants les conclusions 
suivantes : 

(( En réalité, le charbon n'est pas comparable à un corps 
« simple véritable ; mais il est, au contraire, assimilable à un 
(( carbure extrêmement condensé, extrêmement pauvre en 
(( hydrogène, à équivalent extrêmement élevé. Le carbone pur 
(( est, en quelque sorte, un état limite et qui peut à peine être 
« réalisé sous l'influence de la température la plus élevée que 
« nous sachions produire. Tel qu'il nous est connu à l'état de 
(( liberté, il représente le terme extrême des condensations 
c( moléculaires, c'est-à-dire un état aussi éloigné que possible 
(( de celui de l'élément carbone, amené à la condition de gaz par- 
ce fait et comparable à l'hydrogène. Ceci explique pourquoi le 



58 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



(( carbone ne se sépare jamais en nature dans les réactions opé- 
« rées à basse température, contrairement à ce qui arrive pour 
(( l'hydrogène et la plupart des éléments chimiques (i). » 

Lorsque la composition de ce noir de fumée a été déterminée, 
voici quelles sont les expériences entreprises sur l'échantillon 
purifié par les dissolvants et non calciné (2). 

Traité par le mélange suivant : acide sulfurique, 100^% 
bichromate de potassium, 16^', ce noir de fumée s'attaque 
à 60°. On voit, à cette température, une légère ébullition se 
produire dans la masse et l'acide carbonique se dégage. 

Cette expérience se fait en plaçant o^%oi environ de noir de 
fumée dans un tube de verre de i •"" de diamètre au fond duquel 
on a placé 2'^'' du mélange oxydant. Le haut du tube est étiré, 
courbé ensuite en 11 renversé, et l'extrémité vient tremper dans 
un petit tube à essai renfermant de l'eau de baryte limpide. 
Dès que le dégagement gazeux se produit, l'eau de baryte se 
trouble. Ce petit appareil est disposé au milieu d'un bain de 
glycérine et à côté d'un thermomètre. 

La température de combustion dans l'oxygène a été prise au 
moyen de la pince thermo-électrique de M. Le Châtelier. Elle 
était de 871°. 

Le noir de fumée, ainsi purifié, nous a permis d'établir nettement 
l'influence de la température sur la polymérisation de ce corps 
simple. Nous avons fait pour cela les expériences suivantes : 

1° Ce noir de fumée a été calciné pendant cinq minutes dans un 
petit creuset de porcelaine au moyen du chalumeau à air, à 910°. 

Après calcination, il ne s'est plus attaqué par le mélange 



(1) Bebthelot. Théorie des corps pjTOgénés. Ânn. de Chim. et de Phys., 4" série, 
t. IX, p. 475. 

(2) M. Berthelot a démontré que le noir de fumée renfermait une trace de graphite 
due à la double influence de la chaleur et de l'oxydation. Berthelot. Recherches sur 
les états du carbone. Ann. de Chim. et de Phys., 4^ série, t. XIX, p. 392. 



RECHERCHES SUR LES DIFFERENTES VARIÉTÉS DE CARBONE 59 

chromique qu'à la température de 90° et il a pris feu dans l'oxy- 
gène à 44o"- 

2° La calcination, à la même température, a duré trois heures. 
Ce nouvel échantillon commença à s'attaquer par le mélange 
chromique à 95° et sa température de combustion dans l'oxy- 
gène est montée dès lors à 476°. Sa densité était alors de 1,87. 

3° Après six heures de calcination, le noir de fumée s'attaque 
par le mélange chromique à 99° et il brûle dans l'oxygène à 5o6°. 

Ainsi la polymérisation du carbone, sous l'action de la chaleur, 
pour une température constante, n'est pas instantanée, mais 
elle se continue avec le temps. 

Carbone amorphe obtenu par la combustion incomplète de 
l'acétylène. — La facile production de l'acétylène par le car- 
bure de calcium fondu et cristallisé, dont j'ai indiqué la prépa- 
ration au four électrique, nous a permis de partir de ce carbure 
d'hydrogène pur et défini pour préparer le carbone amorphe. 

On fait brûler le gaz acétylène à l'extrémité de tubes de 
verre de 6""" de diamètre. Au-dessus de chaque flamme, se 
trouve un cylindre de cuivre de S'"" de diamètre, parcouru par 
un courant d'eau froide. Le noir de fumée forme sur le métal 
un champignon volumineux. 

Examiné au microscope, ce carbone ne présente pas une 
teinte bien homogène ; certaines parcelles sont plus ou moins 
brunes ; chaufi'é, il abandonne des produits volatils, et traité par 
la benzine, il fournit une petite quantité de composés carbonés. 
Il renferme un peu d'azote et ne contient pas de cyanures. Ce 
carbone est plus pur que le noir de fumée du commerce. 

La purification de cet échantillon s'est faite par épuisements 
successifs au moyen de la benzine, de l'alcool et de l'éther. 

L'ensemble des propriétés de ce carbone amorphe est assez 



60 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



voisin de celui du noir de fumée ; il est attaqué par le mélange 
d'acide sulfurique et de bichromate de potassium à la température 
de 92°. Dans l'oxygène, sa température de combustion est de 
376°. Sa densité est de 1,76. 

Chauffé dans le vide au rouge sombre, il n'a pas fourni de 
carbures volatils ; il a perdu de l'eau et il nous a donné ensuite à 
l'analyse : 

Cendres 0,12 0,80 

Carbone 92,71 92,53 

Hydrogène 0,96 1,00 

Le carbone amorphe obtenu par combustion incomplète de 
l'acétylène est donc plus pur que le noir de fumée ; son analyse 
nous démontre qu'il retient aussi une certaine quantité d'eau 
non volatile au rouge sombre. 

Carbone amorphe provenant de l'explosion de l'acétylène. 
— M. Berthelot a démontré qu'il était facile de décomposer 
brusquement le gaz acétylène en carbone et hydrogène, au 
moyen d'une petite cartouche de fulminate de mercure (i). 

Grâce à l'obligeance de M. Vieille, nous avons pu disposer 
d'une notable quantité de ce carbone amorphe. 

Cette variété de carbone ne renferme que des traces d'hydro- 
gène, mais elle contient une certaine quantité de plomb, prove- 
nant des rondelles de l'appareil à détonation. 

Au microscope, ce carbone est d'une belle couleur noire. Il 

nous a donné à l'analyse : 

1. 2. 3. 

Cendres 7,21 7,51 8,03 (2) 

Carbone 92,30 92,61 92,52 

Hydrogène 0,41 0,40 0,40 

(1) Berthelot. Be la force des matières explosives, t. I, p. 109. 

(2) Ces analyses, ainsi que les précédentes, démontrent que ce carbone amorphe n'est 
pas absolument homogène. 



RECHERCHES SUR LES DIFFERENTES VARIÉTÉS DE CARBONE 61 

En dehors de la quantité de plomb qu'il renferme, ce carbone 
amorphe est un des plus purs que nous ayons étudiés. Il ne con- 
tient que très peu d'hydrogène, et nous nous sommes bien g-ardé 
de le traiter par aucun réactif liquide. Il n'abandonne pas de com- 
posés du carbone dans les acides, les alcalis ou les carbures. Il 
ne renferme pas trace d'azote. 

Il s'est attaqué par les différents oxydants aux températures 
suivantes : 



Permanganate de potassium (6 gr., 5 p. 100 H^ 0). . 98° 

Acide azotique fumant du commerce 80 

— pur — 106° 

Mélange chromique (indiqué ci-dessus) 98 











La combustion dans l'oxyg-ène s'est produite à 385°. 

On reconnaît de suite l'influence de la température et peut- 
être de la pression sur ce carbone amorphe. Il est attaqué par 
le mélang-e chromique et il est brûlé dans l'oxyg-ène à des tempé- 
ratures plus élevées, que le noir de fumée obtenu par la combus- 
tion de l'acétylène dans l'air. 

Action de L'AcroE sulfurioue sur l'aivodon. — Lorsque l'on 
fait ag-ir, à 200°, l'acide sulfurique fumant sur l'amidon, pen- 
dant quarante-huit heures, on obtient une matière noire, que 
l'on purifie par des lavag-es successifs à l'eau froide, à l'alcool, 
puis à l'éther. 

La poudre noire ainsi obtenue, qui, au microscope, paraît 
assez homog-ène, n'est pas du carbone pur; c'est une matière 
organique. Plus riche en carbone que les acides humiques 
obtenus par MM. Berthelot et André (i), elle fournit, par sa 

(1) MM. Berthelot et André ont étudié récemment la matière noire produite par 
l'action du sucre sur une solution concentrée d'acide chlorhydrique à l'ébuUition. Ils 



62 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



solubilité partielle dans les alcalis, une preuve qu'elle n'est qu'un 
produit de transformation, un acheminement vers l'élément 
carbone. 

Cette matière noire, séchée à 4oo°, donne en effet à l'analyse 
les chiffres suivants : 



Cendres 2,64 

Carbone 79,69 

Hydrogène 2,29 

Si l'on chauffe à l'air ce résidu noir, provenant de la décompo- 
sition du sucre par l'acide sulfurique fumant, la majeure partie 
de ce qui est produit organique se détruit, et l'on obtient un 
carbone moins impur (i). Il renferme, en effet : 

Cendres 4,26 

Carbone 88,21 

Hydrogène 0,75 

Mais ce carbone impur est déjà polymérisé par l'action de la 
chaleur; il ne présente pas d'intérêt pour nous. 

Action du perchlorure de fer sur l'anthracène. — Lors- 
qu'on chauffe dans un appareil à reflux, à la température de 
1 8o degrés, des cristaux lamellaires d'anthracène pur, en présence 
d'une solution saturée de perchlorure de fer, une décomposition 
assez vive se produit. Après vingt-quatre heures de traitement, 
il reste dans l'appareil une poudre de couleur marron foncé qui, 
séchée, devient noire. 

A la suite de plusieurs traitements successifs à l'acide chlorhy- 

ont obtenu un acide humique, qui ne renferme que 63 à 61 pour 100 de carbone. Ber- 
THELOT et André. Annales de Chimie et de Physique, 6« série, t. XXV, p, 364, 
1892. 

(1) Ce carbone retient toujours une certaine quantité de soufre, qui fait partie inté- 
grante de la molécule. 



RECHEnCHES SUR LES DIFFÉRENTES VARIÉTÉS DE CARBONE 63 

driqiie, puis à l'eau bouillante, la substance est finalement épui- 
sée par la benzine, par l'alcool et par l'éther; ces derniers 
traitements doivent être longs et répétés si l'on veut entraîner 
la majeure partie des carbures^ que cette poudre retient avec la 
plus grande énerg-ie. 

Le produit, ainsi préparé, est un mélange de matières orga- 
niques ferrugineuses qui, chauffé, abandonne des produits 
volatils. 

Analysé, il nous a fourni les chiffres suivants : 

Cendres 21,29 

Carbone 62,17 

Hydrogène ;• 0,91 

Nous obtenons encore ici un composé carboné de transition. 
Examinée au microscope, la matière n'est pas homogène ; on y 
a rencontré en particulier de fines aiguilles qu'il a été facile de 
caractériser et qui étaient formées par du chlorure de Julin. 

Les cendres sont très riches en sesquioxyde de fer. Ce dernier 
métal fait partie de la combinaison. 

Cette préparation ne fournit pas de carbone pur. 

Action de la chaleur sur le tétraiodure de carbone. — Le 
tétraiodure de carbone a été préparé pur et cristallisé par la 
méthode que nous avons indiquée précédemment : action de 
l'iodure de bore sur le chlorure de carbone (i). 

Cet iodure de carbone, porté à la température de 200° dans le 
vide, se décompose en protoiodure, iode et en matière noire qui, 
examinée au microscope, est absolument amorphe. 

A première vue^ cette poudre noire amorphe aurait pu être 
prise pour une "Variété de carbone. Il n'en est rien; c'est une 



ntftff A "V "P,fn/lo Ait tûf T«<jîr»rïnvû ri a nnt'Tnmna /^/iiH'n^^o ^no^Atra 4- nVITT -r^ 10 



(1) H. MoissAN. Etude du tétraiodure de carbone. Comptes rendus, t. CXIII, p. 19 
6 juillet 1891. 



64 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



combinaison d'iode et de carbone qui vient prouver, une fois de 
pluSj combien il est difficile de séparer le carbone, à basse tempé- 
rature, des corps avec lesquels il se trouve uni. 

A l'analyse, nous n'avons obtenu que 45,44 pour loo de car- 
bone sans lijdrog-ène. 

Nous rappellerons aussi que la décomposition pyrogénée 
des fluorures de carbone, au rouge sombre, produit du noir de 
fumée (i). 

DÉCOMPOSITION DU TETRAIODURE DE CARBONE PAR LA LUMIERE. 

— Nous avons établi dans des recherches antérieures que, sous 
Faction de la lumière, le tétraiodure de carbone abandonnait de 
l'iode et fournissait un nouvel iodure C^P que nous avons 
appelé protoiodure de carbone. Lorsque cette expérience est 
faite avec du tétraiodure bien sec et dans le vide, la décompo- 
sition en iode et en protoiodure se produit sous l'action de la 
lumière, en trois ou quatre semaines. Elle est complète et il n'y 
a pas de carbone mis en liberté. 

Si le tube renferme une petite quantité d'humidité, la décom- 
position peut être plus complexe et il se forme des produits 
noirs amorphes qui ne sont pas formés de carbone pur ; ils con- 
tiennent des traces d'hydrogène et une notable quantité d'iode. 

Action de la pile de smithson sur le protoiodure de carbone, 

— Cette expérience a été faite de la façon suivante : une pile 
de Smithson, formée d'une lame d'étain sur laquelle était enroulée 
une feuille d'or, a été placée dans une solution sulfocarbonique 
de tétraiodure de carbone. Le tube, qui renfermait le liquide, a 
été étiré, rempli d'acide carbonique, soumis à l'action du vide et 
fermé à la lampe. • 

(I) H. MorssAN. Fluorures de carbone. Comptes rendus, t. CX, p. 276 et 951. 



RECHERCHES SUR LES DIFFERENTES VARIETES DE CARDONE 65 

L'expérience, commencée en août 1 892 et, terminée le 6 mai 
1896, a duré quatre ans. On a trouvé, a la surface de l'étain, de 
beaux cristaux d'iodure d'étain, et sur la lame d'or, un dépôt 
très faible d'une poudre noire. Examiné au microscope, ce 
dépôt est absolument amorphe. Il possède une couleur marron 
et s'attaque avec facilité par l'acide azoti({ue. Il était déposé 
d'une façon uniforme sur la lame métallique, et il paraît avoir 
limité l'action électrochimique par sa mauvaise conductibilité. 
La quantité recueillie était trop faible pour nous permettre 
d'en faire l'analyse et de mesurer la température d'attaque ou 
de combustion. Il est vraisemblable que le corps ainsi obtenu 
n'est pas du carbone pur. Cependant, il est complètement inso- 
luble dans les acides, sauf l'acide azotique concentré, dans les 
carbures d'hydrogène et, traité par la potasse à 25 pour 100, il 
ne donne pas de coloration avec ce réactif. 

Dans cette expérience, qui s'est produite à la température 
ordinaire et sous l'action lente d'une décomposition électroly- 
tique très faible, le résidu noir qui s'est déposé a pris l'état 
amorphe : c'est le point particulier sur lequel nous avions sur- 
tout dirig-é nos recherches. 

M. Berthelot avait déjà signalé la formation de carbone 
amorphe dans la combustion lente de l'acétylure cuivreux à la 
température ordinaire ( i ) . 

Décomposition du tétraiodure de carbone par la limaille de 
ZINC. — Dans un tube de verre, préparé comme nous l'avons 
indiqué précédemment, nous avons placé de la limaille de zinc 
et une solution sulfocarbonique de tétraiodure de carbone. L'ex- 
périence, commencée en août 1892, a été terminée en mai 1896. 

Au moment où l'on a ouvert le tube, le liquide était coloré 

(1) Beethklot. Recherches sur les états du carbone. (Voir infra, p. ôS.) 

FOUR ÉLECTRIQUE. ' 5 



66 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



en jaune^ indiquant la transformation du tétraiodiire en proto- 
iodure. La limaille métallique était recouverte d'une couche de 
couleur brun foncé. 

Après épuisement par le sulfure de carbone, le métal a été 
attaqué par l'acide chlorhydrique très étendu; il s'est produit 
un g-az odorant, rappelant l'odeur des sulfines et il est resté une 
poudre" d'un noir brun. 

Le résidu a été mis en suspension dans l'eau, puis recueilli 
et épuisé par l'alcool, la benzine bien pure, et finalement lavé 
de nouveau avec de l'alcool à 96°. 

Cette matière, sécliée à l'étuve à 100°, se présente sous forme 
d'une poudre noire, amorphe, très légère, ne cédant rien à la 
benzine à chaud, insoluble dans une solution bouillante de potasse 
et dans l'acide chlorhydrique. 

Cette poudre, par son aspect et ses propriétés, ressemble 
beaucoup à celle obtenue au moyen de la pile de Smithson. 

Elle brûle facilement sur la lame de platine et laisse un léger 
résidu d'oxyde de zinc. 

Action de oueloues métaux sur le tétraiodure de carbone. — 
En même temps que l'expérience précédente était disposée, 
nous avons préparé un certain nombre de tubes dans les mêmes 
conditions. Ils renfermaient une solution sulfocarbonique de 
tétraiodure de carbone en présence de sodium, d'argent, de 
plomb et de magnésium. 

La durée de ces expériences a été aussi de quatre années. 

Le sodium, l'argent, le mercure et le plomb ont tous les 
quatre ramené le tétraiodure à l'état de protoiodure, sans mettre 
de carbone en liberté. 

Le magnésium seul a donné un résultat différent. Les fils de 
ce métal, employés dans cette expérience, étaient recouverts d'un 



RECHERCHES SUR LES DIFFÉRENTES VARIÉTÉS DE CARBONE 67 

faible dépôt d'un noir marron; traitant les fils par l'acide azotique 
froid et très étendu, nous avons pu isoler, sous forme d'une pous- 
sière très ténue, ce voile marron qui, mis en liberté, venait nager 
à la surface du liquide. 

Au microscope, cette matière est absolument amorphe, elle 
possède une teinte marron foncé, donne de l'acide carbonique 
par sa combustion dans l'oxygène et ne renferme que des traces 
d'iode et de magnésium. Elle avait enveloppé complètement 
les fils métalliques, formant un feutrage qui semblait arrêter 
la décomposition. En réalité, je crois que cette mise en liberté 
de carbone doit être attribuée à une action électrochimique, 
analogue à celle de la pile de Smithson et provenant de la non 
homogénéité des fils de magnésium. 

Quoi qu'il en soit, ce carbone, déposé lentement sur les fils 
de magnésium, possédait toutes les propriétés du carbone le 
plus attaquable. Il était très léger, sans dureté et absolument 
amorphe. 

Carbone obtenu par réduction de L'AcroE carbonique par 
LE bore. — On place du bore pur, dans un tube de verre de 
Bohême, traversé par un courant d'acide carbonique bien sec. 
On porte au rouge sombre et le bore brûle dans l'acide carbo- 
nique avec incandescence. Il reste un cylindre noir, poreux qui, 
repris par l'eau, abandonne du carbone amorphe. Cette poudre 
est traitée par le chlore au rouge sombre pour enlever les der- 
nières traces de bore, enfin lavée à l'eau et sécliée. 

Ce charbon a été obtenu à haute température dans une réac- 
tion non hydrogénée; il est pur, mais déjà polymérisé et diffici- 
lement attaquable. Il donne, avec le mélange oxydant, de l'acide 
carbonique à 80° et il brûle dans l'oxygène à 490°. Sa combus- 
tion est donc comparable à celle du noir de fumée calciné. 



68 le' FOUR ÉLECTRIQUE 



Ce carbone est assez pur; il nous a donné à l'analyse: 

Cendres 0,96 

Carbone 86, 16 

Hydrogène 1,41 

ce qui nous donne 

Cendres, 0,96+ C 86,16 + H2 12,70 = 99,82 

Conclusions. — Nous avons repris l'étude d'un carbone 
amorphe déjà connu, tel que le noir de fumée. Nous l'avons 
purifié et nous avons démontré que sa polymérisation, sous 
l'action de la chaleur, n'était pas instantanée et qu'elle croissait 
avec le temps. Cette polymérisation élève sa température de 
combustion dans l'oxygène, et augmente sa stabilité en pré- 
sence d'un mélang-e déterminé d'acide sulfurique et d'acide 
chromique. 

Nous avons étudié ensuite le carbone amorphe provenant de 
la combustion incomplète d'un carbure défini, tel que l'acétylène, 
et celui produit par l'explosion du même carbure sous une faible 
pression. Ce dernier est déjà plus stable. 

Ces différents carbones étant fournis par des réactions qui 
mettent en mouvement une notable quantité de chaleur, nous 
avons cherché à préparer du carbone à basse température. 

L'action de l'acide sulfurique sur l'amidon et celle du per- 
chlorure de fer sur l'anthracène ne nous ont fourni que des pro- 
duits org-aniques. La décomposition se fait en donnant finale- 
ment des composés noirs, plus riches en carbone que les acides 
humiques préparés par MM. Berthelot et André. 

La décomposition pyrog'énée du tétraoidure de carbone à i8o° 
nous a fourni de même une poudre noire, encore riche en iode, 
terme de passag'e entre le composé dont nous sommes parti et le 
véritable élément du carbone. Cette nouvelle expérience vient 



RECHERCHES SUR LES DIFFERENTES VARIETES DE CARBONE 69 



à l'appui de la théorie donnée par M. Berthelot sur la décompo- 
sition pyrog'énée des matières organiques. 

L'action lente de la pile de Smilhson, sur le protoiodure de 
carbone en solution sulfocarbonique, nous a fourni une très petite 
quantité d'une poudre de couleur marron foncé, insoluble dans 
la potasse et facilement attaquable par l'acide azotique concen- 
tré. La limaille de zinc, ag-issant sur le tétraiodure de carbone, 
nous a donné des résultats semblables. 

Enfin, nous avons étudié une autre variété de carbone, pro- 
duite par la décomposition au rouge sombre de l'acide carboni- 
que par le bore. 

La densité du noir de fumée le plus pur et non calciné est de 
1,76. 

Ces expériences démontrent tout d'abord combien il est diffi- 
cile d'obtenir du carbone amorphe pur. 

Lorsque le carbone est déposé à la température et à la pression 
ordinaires, il se présente sous forme d'une poudre impalpable 
de couleur marron. Il est très léger, sans dureté et s'oxyde 
facilement par l'acide azotique ou l'acide chromique. 

Ce carbone renferme toujours une certaine quantité des corps 
simples : hydrogène, iode, plomb, zinc, etc., avec lesquels il se 
trouve en présence dans la réaction. Pour chasser ces impuretés, 
il faut le chauffer, c'est-à-dire le polymériser. 

Tous les carbones amorphes retiennent l'eau avec une très 
grande énergie. 

Enfin, quelle que soit la méthode de préparation de ces car- 
bones, qu'elle soit lente ou rapide, qu'elle se fasse à froid ou au 
rouge sombre, que le carbone soit pur ou impur, il n'a pas de 
dureté, sa densité est inférieure à 2 et il est toujours amorphe. 



DEUXIEME PARTIE 
Étude du graphite. 

GÉNÉRALITÉS. — Le graphite, avant les recherches de M. Ber- 
thelot, n'était pas caractérisé en tant qu'espèce définie. Ancien- 
nement on réunissait sous le nom vag"ue de graphites toutes les 
variétés de carbone capables de laisser, par le frottement sur le 
papier, une trace grise et brillante. A cette époque, la molyb- 
dénite pouvait être confondue avec le graphite. 

En appliquant la curieuse réaction de Brodie à l'analyse d'un 
mélange des différentes variétés de carbone, M. Berthelot a pu 
donner du g-raphite la définition suivante : « Toute variété de. 
carbone susceptible de fournir par oxydation un oxyde graphi- 
tique ( I ) ». 

Cette propriété établissait définitivement la classification des 
carbones et les trois groupes, diamant, graphite et carbone 
amorphe, comprenaient, dès lors, tous les états de ce corps 
simple que l'on peut rencontrer dans la nature ou qui peuvent 
être produits par la main de l'homme. 

L'oxyde graphitique s'obtient, le plus souvent, par la méthode 
de Brodie, en soumettant à chaud le graphite à l'action oxydante 
d'un mélange de chlorate de potassium et d'acide azotique. Il se 
forme un composé, le plus souvent cristallin, qui a la propriété de 
déflagrer par la chaleur en augmentant beaucoup de volume, et 
en laissant un résidu noir d'oxyde pyrographitique (2). 

(1) Berthelot. Recherches sur les états du carbone. Ann. de Chim. et de Phys., 
4<= série, t. XIX, p. 392. 

(2) Cette réaction se produit même à la température ordinaire, mais elle exige alors 
un temps très long. En plaçant dans un tube scellé du graphite de Ceylan, du chlorate 
de potassium et de l'acide azotique monohydraté et en abandonnant le tout à la tem- 



ÉTUDE DU GRAPHITE 71 



M. Berthelot a décrit, avec soin, les conditions de cette oxy- 
dation et l'a appliquée à l'étude des graphites autrefois connus. 

J'ai étendu cette recherche à quelques graphites naturels 
et aux nombreux échantillons de graphite que j'ai pu obtenir, 
dans mes études sur la Chimie des hautes températures. 

Lorsque l'on emploie l'acide azotique fumant et le chlorate de 
potassium, en suivant exactement les conditions indiquées par 
M. Berthelot, la couleur de l'oxyde graphitique peut varier du 
vert ou du marron foncé au jaune, et l'oxydation complète 
demande parfois de six à huit attaques successives. Il n'en est 
plus de même, lorsque l'on emploie de l'acide azotique préparé 
au moyen d'azotate de potassium récemment fondu et d'acide 
sulfurique bouilli, employé en grand excès. 

Dans ces conditions, en ajoutant à l'acide azotique concentré 
le graphite sec, puis le chlorate de potassium bien sec, par 
petites quantités, l'oxydation se produit beaucoup plus rapide- 
ment et, pour les graphites naturels, elle commence à apparaître 
dès la fin de la première attaque. On doit employer en chlorate 
de potassium un grand excès du poids de graphite à transformer. 
L'attaque doit durer douze heures et se terminer à la tempéra- 
ture de 60°, 

Il faut avoir soin de ne jamais porter, tout d'abord, le mélange 
de chlorate de potassium, d'acide azotique et de carbone à une 
température de 60", sous peine d'avoir des explosions souvent 
assez violentes. On doit éviter aussi l'introduction dans ce mé- 
lange des plus petites quantités de matière organique. 

A la fin de ces oxydations, l'oxyde graphitique, obtenu en 
cristaux plus ou moins nets, possède toujours le même aspect 
gras et la même couleur jaune clair. 

pérature du laboratoire, on a obtenu, une année après, une transformation partielle du 
graphite en oxyde graphitique. 



72 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Dans quelques cas, on obtient un oxyde graphitique presque 
incolore. Nous avons remarqué aussi qu'en projetant du chlorate 
de potassium bien sec dans l'acide nitrique très concentré, il 
s'y dissout instantanément, en fournissant une coloration rouge 
orangé et, dans ces conditions, à la température de 60", quelle 
que soit la variété de graphite employée, on obtient, après une 
attaque de dix heures, une transformation totale en oxyde gra- 
phitique. La plus petite trace d'humidité empêche cette colora- 
tion rouge de se produire, et diminue beaucoup la vitesse de 
transformation . 

J'ai joint, à cette première étude, la mesure des températures 
de combustion du graphite dans l'oxygène et la détermination 
des densités des principales variétés. La recherche de la densité 
présente, dans ce cas, des difficultés assez grandes. Il m'a été 
impossible de priver certains échantillons des gaz qu'ils sem- 
blaient retenir mécaniquement ; aussi les densités ne nous ont 
pas présenté un accroissement aussi régulier que les vitesses 
d'oxydation. 

Nous devons rappeler que certaines variétés naturelles 
de graphite, chauffées en présence d'acide sulfurique ou d'un 
mélange d'acide sulfurique et de chlorate de potassium, pren- 
nent la propriété curieuse de foisonner abondamment, lorsqu'on 
les porte ensuite au rouge sombre sur une lame de platine 
(Schafhaul, Marchand et Brodie). M. Luzi (i) vient de mon- 
trer qu'il suffit d'imbiber ces graphites naturels d'une très petite 
quantité d'acide azotique monohydraté, pour les voir ensuite se 
gonfler par la calcination, en fournissant de petites productions 
vermiformes ou dendritiques. 

M. Luzi a divisé, d'après ces propriétés, les différents gra- 

(1) Luzi. Sur le Graphite. Dtutscli. Ges., t. XXIV, p. 4085, et t. XXV, p. 214. 



ÉTUDE DU GUAPHITE ' 73^ 



phites en deux grandes classes : ceux qui g-onflent après l'action 
de l'acide azotique et auxquels il réserve le nom de graphiter, 
et ceux qui ne foisonnent pas dans ces conditions et qu'il appelle 
des graphiiites. 

Le graphite de la fonte ordinaire et celui de l'arc électrique 
ne produisent pas ce phénomène après traitement par l'acide 
azotique. 

Nous avons repris l'étude de quelques g'ra phites naturels, 
provenant soit de notre globe, soit de météorites. 

Nous avons ensuite produit des graphites par simple élévation 
de température et nous avons déterminé les propriétés de ces 
différentes variétés. De nombreux échantillons de graphites ont 
été ensuite préparés par solubilité du carbone dans un g-rand 
nombre de métaux et, enfin, nous avons pu, à volonté, repro- 
duire les graphites foisonnants, que l'on ne savait pas préparer 
jusqu'ici. 

Ces recherches nous ont permis d'établir comment il était 
possible de ramener à l'état de graphite toutes les variétés de 
carbone, diamant ou charbon amorphe. 

A. — Graphites naturels. 

Graphites de Ceylan. — Ce graphite a été étudié par de 
nombreux savants. M. Luzi a établi qu'il était foisonnant ; il 
est cependant beaucoup moins foisonnant que le graphite que 
nous retirons du platine fondu au four électrique, en présence 
d'un excès de carbone. 

Traité par le chlorate de potassium non desséché et l'acide 
azotique monohydraté du commerce, ce graphite nous a donné, 
à la septième attaque, un oxyde graphitique vert foncé et, à la 
neuvième attaque, un oxyde coloré en jaune pâle, dont lesfrag- 



74 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



ments deviennent irréguliers. Le même graphite, traité par le 
chlorate sec et l'acide azotique concentré, fournit de l'oxyde 
graphitique dès la première attaque. 

Voici le détail de cette dernière expérience : 

Première attaque. — Le graphite devient vert foncé avec des 
reflets mordorés. Au microscope on reconnaît des pointements 
nombreux d'oxyde graphitique. 

Deuxième attaque. — Masse vert clair paraissant homogène. 
Il ne reste plus de graphite. 

Troisième attaque. — Masse jaune renfermant encore des 
fragments verts. 

Quatrième attaque. — L'oxyde graphitique est jaune très 
pâle, d'aspect brillant. Au microscope il est nettement cristal- 
hsé (fi^. 8). 




FiG. 8. — Gross. eu diamètre : 10. 

Température de combustion du graphite de Geylan dans 
l'oxygène, 665°; cendres, 0,098. Densité, 2,28. 

Ce graphite, purifié, au préalable, par la potasse en fusion et 
par l'acide fluorhydrique, est entièrement transformable en 
oxyde graphitique et ne fournit aucun résidu des autres variétés 
de carbone. Cette expérience a été répétée sur différents échan- 
tillons et nous a toujours donné le même résultat. 

Graphite de Borowdale (Cumberland). — Ce graphite se pré- 
sente en fragments compacts, d'une structure amorphe non 
lamelleuse ; traité par l'acide azotique fumant et chauffé sur une 



ÉTUDE DU GRAPHITE 75 



lame de platine, il ne foisonne pas ; à la septième attaque par le 
mélange oxydant, il donne un oxyde jaune pâle non cristal- 
lisé ( I ) . 

Lorsqu'on calcine ce graphite dans un tube à essai, il déflagre 
et se brise en menus morceaux. Nous avons pensé qu'il renfer- 
mait des gaz et nous en avons chauffé i "" au rouge sombre dans 
le vide. Il s'est dégagé l^"",! de g^az renfermant o'"',7 d'air. Le 
reste, soit 3"", 8, nous a donné, à l'analyse eudiométrique, 
un mélang-e d'hydrocarbures et d'hydrogène. Cette occlusion de 
gaz explique les propriétés explosives du graphite de Borowdale 
soumis à l'action de la chaleur. 

Ce graphite est impur; il contient 3, 12 de cendres pour 100. 
Ces dernières ont conservé exactement la forme et le volume du 
graphite ; elles renferment du fer, de l'alumine, du mang"anèse, 
de la chaux et de la silice. Le fer et le manganèse prédo- 
minent. 

Graphite de Ticonderoga. — Ce graphite a été étudié avec 
détails par M. Luzi. Il se présente en lamelles brillantes possé- 
dant de nombreuses stries rectilig'nes. 

Sous l'action de l'acide nitrique, il foisonne très nettement et 
fournit une matière feuilletée, d'aspect cristallisé, qui reprend, 
par la pression, son volume primitif. Traité par le mélange 
oxydant, il est complètement transformé en oxyde g-raphitique 
de couleur vert clair, dès la septième attaque. Ces cristaux ont 
conservé la forme du graphite et, si l'on continue à faire agir 
le mélange oxydant, à la neuvième attaque, ils prennent une 
couleur jaune pâle. Examiné au microscope, le résidu a perdu 
toute forme cristalline. 

Graphite de Greenville. — Ce graphite se présente en petits 

(1) L'attaque des graphites naturels a été faite par l'acide azotique moaohydraté du 
commerce et le chlorate de potassium non desséché. 



76 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



cristaux imprégnés d'une gangue calcaire. Au microscope, on 
ne retrouve pas, sur la roche, l'impression des stries et des 
triangles équilatéraux du graphite. 

C'est un graphite foisonnant, ainsi que M. Luzi l'a indiqué, 
qui a besoin de huit attaques pour être transformé en oxyde gra- 
phitique jaune. 

Graphite d'Omenask (Groenland). — Ce graphite est 
amorphe et très impur ; la perte au rouge a été de 0,09 pour 100 
et il nous a donné 2 1 ,o4 pour 100 de cendres. 

Ces dernières sont presque blanches, contiennent peu de 
silice et sont très riches en alumine ; elles renferment aussi de 
la chaux et de la magnésie. 

Examiné au microscope, ce graphite se présente en très petits 
cristaux. 

Graphite non foisonnant, ainsi que l'a signalé M. Luzi. 

Graphite de Miigraii (Bohême). — Masse de graphite ne pré- 
sentant pas, à la loupe, de cristaux réguliers. Il renferme de 
très petits cristaux, visibles au microscope, avec un fort g-ros- 
sissement. Son aspect rappelle les graphites obtenus par l'action 
d'une température élevée sur un carbone amorphe ; il n'a certai- 
nement pas été produit dans un bain liquide de métaux ou de 
matières en fusion. 

Perte au rouge, 9,21 ; cendres, 37,82. Ces cendres sont 
ocreuses, elles renferment une notable quantité de silice, de 
l'aluminium, du fer et des traces de manganèse. 

Ce g-raphite ne foisonne pas. Son oxyde graphitique, qui se 
produit avec facilité, paraît complètement amorphe. 

Graphite de Scharzbach (Bohême). — Ce graphite, assez 
tendre, a le même aspect que le graphite de Mugrau. Perte au 
roug-e, 6,82 ; cendres, t\t\,2'], contenant de la silice, du fer, de 
l'alumine, de la chaux et du manganèse. Graphite non foison- 



ETUDE DU GRAPHITE 



77 



nant, fournissant un oxyde graphitique jaune amorphe. Il 

prend feu dans l'oxygène à la température de 620". 

Graphite de South (Australie). — Graphite très impur, ne 
présentant pas, à la loupe, de cristallisation apparente. 

Graphite non foisonnant, donnant un oxyde g-raphitique 
amorphe, de couleur jaune. 

Graphite de Karsok (Groenland)., rapporté par M. Nor- 

denskiold. — Fragments compacts à texture lamelleuse sans 
cristallisation nette. Gendres, 17,9 pour 100. Graphite non foi- 
sonnant qui a produit un oxyde g-raphitique vert amorphe. 

Graphites de la terre bleue du Cap. — Nous avons trouvé dans 
la terre bleue du Gap deux g-raphites d'aspect très différent. Le 
premier en cristaux réguliers (a) et le second {b) en masses 
arrondies à feuillets superposés que nous représentons dans la 
figure 9. Ge dernier échantillon paraît avoir été formé sous pres- 

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ee py^^:^ 



FiG. 9. — Gross. : 40. 



sion. Ges graphites sont foisonnants ; ils se transforment nette- 
ment en oxyde graphitique, par le mélange oxydant, en s'ouvrant 
comme les feuillets d'un livre et en conservant leur forme. 

Graphite d'une pegmatite. — L'échantillon de graphite, que 
j'ai étudié, provient d'une pegmatite de l'Amérique (sans nom 
de localité), et je le dois à l'obligeance de M. Damour. 



78 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Cette pegmatite est très intéressante. On sait en efFet que 
cette roche éniptive est arrivée à la surface du sol après avoir été 
portée à une haute température. 

Dans cet échantillon, le graphite se présente en beaux cris- 
taux lamelleux, ayant souvent plus de i "^ de diamètre, intime- 
ment répandus dans toute la masse. Il est facile de séparer le 
g-raphite en traitant au bain-marie, à plusieurs reprises, la 
roche, telle quelle, par un g-rand excès d'acide fluorhydrique à 
5o pour 100 de concentration. Tout ce qui est feldspath ou 
silice ne tarde pas à disparaître. On lave ensuite à l'eau bouil- 
lante et l'on sèche à l'étuve. 

La pegmatite étudiée renfermait 12,77 pour 100 de g-raphite. 
Les belles lamelles ainsi obtenues sont flexibles, miroitantes et 
présentent une surface portant des stries et des impressions 
triangulaires équilaté raies, tout à fait caractéristiques. 

Ce g-raphite prend feu dans l'oxyg-ène à la température 
de 690° ; il nous a laissé 5, 01 pour 100 de cendres qui sont for- 
mées surtout de silice, d'alumine et de chaux et qui ne con- 
tiennent que des traces de fer. Ce dernier métal a été décelé par 
le sulfocyanate et le ferrocyanure de potassium ; les cendres sont 
blanches et ont conservé la forme des cristaux de graphite. La 
température de combustion est plus élevée que celle du gra- 
phite de Scharzbach ou de Ceylan. 

Ce graphite est foisonnant. Imbibé d'acide azotique monohy- 
draté, puis chauffé au rouge sombre, il foisonne abondamment. 

Lorsqu'on traite ce graphite, par le mélange oxydant de 
chlorate de potassium et d'acide azotique monohydraté en grand 
excès, il présente un phénomène très curieux. Nous avons placé 
6*^'' de graphite dans un ballon de ôoo"" , en présence de 3^'" de 
chlorate de potassium et de 20°" environ d'acide nitrique. Dès le 
début de la réaction, le graphite prend aussitôt une. belle teinte 



ÉTUDE DU GRAPHITE 79 



verdâtre qui provient d'une attaque superficielle, et, après 
quelques heures, il a tellement augrnenté de volume qu'il rem- 
plit à moitié le ballon. A la deuxième attaque, il continue à foi- 
sonner et l'on doit le chang-er de vase, tellement son volume a 
augmenté. C'est le seul g-raphite qui, en présence d'un liquide 
comme l'acide azotique, nous ait donné une pareille augmenta- 
tion de volume à la température de 60°. 

Après la déflagration de l'oxyde graphitique et après sa des- 
truction, nous n'avons trouvé dans le résidu, aucune trace de 
diamant noir ou transparent. 

A la septième attaque du mélange oxydant, la transformation 
en oxyde g"raphitique, de couleur vert clair, est complète, et, à 
l'attaque suivante, l'oxyde graphitique est absolument décoloré. 

En examinant au microscope, avec un faible g-rossissement, 
les fragments de quartz ou de feldspath sur lesquels s'étaient 
appuyés les cristaux de g'raphite, j'ai été très surpris de voir 
qu'ils présentaient des impressions donnant l'imag"e exacte de la 
surface de ces cristaux. Ce sont les mêmes stries et les mêmes 
triangles qu'un frottement très énergique ne peut effacer. 

Ce fait nous amène à penser que le g-raphite préexistait avant 
les roches qui, par leur cristallisation, ont donné naissance à la 
pegmatite. 

Par ses propriétés caractéristiques, ce g'raphite rappelle entiè- 
rement, ainsi que nous le verrons plus loin, les échantillons 
obtenus dans les métaux en fusion, au moyen de notre four 
électrique. Il a dû s'être produit dans les mêmes conditions. Au 
moment où la pegmatite s'est formée, il a été moulé par les 
cristaux de quartz et de feldspath, et a laissé, sur ces derniers, 
les impressions des détails qui se trouvaient à sa surface. 

Etude de quelques météorites. — La découverte du graphite 



80 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



dans la météorite de Canon Diablo m'a conduit à reprendre 
l'étude de quelques météorites métalliques ou liolosidères (Dau- 
brée), pour rechercher si toutes contenaient du carbone et sous 
quelle forme elles renfermaient ce métalloïde. 

On sait que, parmi les météorites recueillies à la surface de la 
terre, celles qui sont entièrement formées d'alliage ferrugineux 
sont de beaucoup les moins nombreuses. Gependantleur nombre 
est assez élevé, pour qu'une étude méthodique de ces météo- 
rites liolosidères fournisse de curieux résultats au point de vue 
du carbone qu'elles peuvent renfermer (i). 

Comme il nous est impossible d'aller chercher, dans les cou- 
ches profondes de notre globe, les métaux qui s'y trouvent et 
qui , vraisemblablement, sont la cause de la densité élevée de la 
Terre par rapport aux roches de sa surface, nous devons nous 
contenter des fragments qui proviennent de la dislocation 
d'autres planètes. 

Le nombre des échantillons, que nous avons pu étudier, est 
malheureusement assez restreint. Nous les devons, presque tous, 
à l'obligeance de M. Stanislas Meunier qui poursuit toujours, 
avec la plus grande ardeur, ses importantes recherches sur ces 
belles questions. 

N° I. Fer de Kendall Coiintij du Texas. — Petit fragment 
scié pesant 59°'",g5o, à surface lisse, présentant des figures à 
contours rectilignes. Il renferme quelques géodes qui, examinées 
à la loupCj paraissent tapissées d'une substance noire. L'attaque 
a été faite par l'acide chlorhydrique étendu de son volume d'eau. 
La matière se désagrège rapidement, et il reste une poudre métal- 
lique cristalline qui disparaît en peu d'instants dans l'eau régale. 



(1) D'après M. Stanislas Meunier, le nombre des fers météoriques connus était, en 
1880, d'environ 110, et plus de la moitié des échantillons avait été recueillie' aux Etats 
Unis [Métêoj'/tes, Encyclojiédie cJiinriqve, p. 439J. 



ÉTUDE DU GRAPHITE 81 



Après celle allaque par l'eau régale^ le résidu est forme d'une 
matière noire amorphe el de petits grains transparents irrégu- 
kers, très abondants. Des traitements successifs et répétés, par 
l'acide sulfurique et l'acide fluorhydrique bouillants, font dispa- 
raître toute la partie transparente. Le résidu noir brûle dans 
l'oxygène en donnant de l'acide carbonique. C'est un carbone 
amorphe, a'Ssez difficilement attaquable par le mélange ordi- 
naire d'acide nitrique et de chlorate de potassium. Dans cette 
oxydation, il ne se fait pas trace d'oxyde graphitique. 

La partie transparente est formée de saphirs et de petits 
grains, de couleur vert bouteille, rongés sur les bords par les 
acides et non déterminés. Leur destruction est complète, lorsque 
l'on traite le résidu par les attaques successives au fluorhydrate 
de fluorure de potassium en fusion, et à l'acide sulfurique bouil- 
lant. 

En résumé, la masse de fer de Kendall Gounty renferme du 
carbone amorphe et ne contient ni graphite ni diamant. 

N° 2. Fer de Newstead de Roœbiirgshire, trouvé en 1827 en 

r r 

Ecosse (échantillon du Brifish Muséum). — Echantillon du poids 
de S^"", 10, à surface polie, présentant des parties de couleur 
noire. 

Après attaque par l'acide chlorhydrique étendu^ il reste un 
résidu noir abondant, très riche en carbone. Au microscope, on 
n'y reconnaît pas de carbone filamenteux marron, mais on y 
distingue nettement la présence du graphite. 

Trois attaques par le mélange oxydant fournissent un oxyde 
g-raphitique jaune, de forme un peu contournée, sans aspect 
cristalhn bien net. Ce composé déllagre, par simple élévation de 
température, avec formation d'oxyde pyrographitique. 

Après destruction de cet oxyde graphitique par l'acide sulfu- 
rique bouillant, traitement par le fluorhydrate de fluorure de 

FOUR ÉLECTRIQUE. 6 



82 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



potassium en fusion, puis à nouveau par l'acide sulfurique, il ne 
reste qu'un résidu faible, formé de quelques grains transparents 
à surface attaquée. Après un nouveau traitement au fluorhydrate, 
puis à l'acide sulfurique bouillant, on ne trouve plus rien sur le 
champ du microscope. Le fer de Newstead de Roxburg-shire 
renferme du carbone amorphe, du g'raphite, mais pas de diamant. 

N° 3. Dèeùte découverte en 1866 dans la Sierra de Déesa, au 
Chili. — Cette météorite, non homog"ène, nous a donné, après 
attaque par l'acide fluorhydrique, un résidu abondant composé : 
1° de g-rains transparents irrég"uliers ; 2° de masses arrondies 
riches en silice ; 3° d'une substance noire peu dense renfermant 
des fragments amorphes ayant l'éclat du g-raphite. Nous n'y 
avons pas rencontré de carbone noir filamenteux. 

La matière noire est entièrement formée par du carbone 
graphitique. Dès la première attaque par le mélange oxydant, 
on obtient un oxyde graphitique vert et, à la troisième attaque, 
il reste des fragments transparents, de forme allongée ou con- 
tournée qui, chauffés, déflagrent en se transformant en oxyde 
pyrographitique. 

En faisant subir au résidu les traitements habituels à l'acide 
sulfurique, au fluorhydrate de fluorure de potassium et enfin à 
l'acide sulfurique bouillant, il ne nous est resté que trois petits 
fragments dont deux sont à surface nettement attaquée, et dont 
le troisième possède une belle limpidité. Ce dernier a été placé 
sur une petite nacelle de platine dans un courant d'oxygène à 
1000°. La petite nacelle, examinée ensuite au microscope avec 
un faible grossissement, nous a montré que cette parcelle s'était 
dépolie, mais n'avait pas brûlé dans l'oxygène. Cette météorite 
de Déesa ne renferme pas de diamant, mais contient une très 
petite quantité de graphite, et la forme de l'oxyde graphitique 
obtenu indique que cette matière a dû être soumise à une cer- 
taine pression. 



ÉTUDE DU GRAPHITE 83 



N''4- Caillite^Jer de Toluca-Xiquipilso, Meœiqiie (chute de 
1784). — Le frag-ment, mis en attaque, présentait une h)elle 
surface polie el pesait 69^'", o5o . Le résidu obtenu était très faible ; 
en l'examinant au microscope, nous y avons rencontré quelques 
g-rains transparents, quelques frag-ments verdâtres, de petits 
grains noirs, sans charbon amorphe et sans g-raphite apparent. 

Après des traitements aux acides, tous les petits fragments 
transparents ont disparu et, après attaque par le fluorhydrate 

de fluorure de potassium en fusion, il n'est rien resté. 

• 

Fer d'Ovifack. — Après la publication de nos études sur la 
terre bleue du Cap et sur la météorite de Canon Diablo, 
M. Daubrée a eu l'obligeance de mettre à notre disposition 
quelques échantillons du fer d'Ovifack, découvert au Groenland 
par M. Nordenskiôld, afin de rechercher quelle était la variété 
de carbone qu'ils renfermaient. Nous savons, du reste, par une 
Note parue aux Comptes rendus, que M. Nordenskiôld, de son 
côté, s'est préoccupé de cette question. 

D'après M. Daubrée (i), ces blocs de fer appartiennent au 
moins à trois types : le premier est à éclat métallique et pres- 
que noir; le deuxième à éclat métallique d'un gris clair et, 
dans le troisième, la substance métallique, au lieu d'être continue, 
n'apparaît qu'en globules ou en grains, dans une partie lithoïde, 
d'un vert très foncé et de nature silicatée. 

Ces trois échantillons ont été traités séparément, en suivant 
la méthode que nous avons employée pour isoler les diamants 
microscopiques dans la terre bleue du Cap (2). 

Echantillon /2°3. — 34^"' de g-ros fragments nous ont laissé, 
après épuisement par l'acide chlorhydrique, un résidu très volu- 

(1) Daubrée. Examen des roches avec fer natif, découvertes en 1870 par M. Nordena 
kiôld au Groenland. Comptes rendus, t. LXXIV, p. 1541, et t. LXXV, p. 240. 

(2) H. MoiSSAN. Sur la présence du graphite, du carbon et de diamants microsco 
piques dans la terre bleue du Cap. Comptes rendus, t. CXVI, p. 292. 



84 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



milieux. Après un traitement à l'acide fluorliydrique bouillant, 
puis à l'acide sulfurique, il nous est resté un résidu beaucoup 
plus faible qui, étudié au microscope, nous a fourni : 

1° Des g-lobules parfaitement spliériques d'un vert foncé; 

2'^ Quelques cristaux prismatiques de forme allong-ée trans- 
parents ; 

3*^ Des frag-ments de saphir colorés en bleu, que l'on a pu 
séparer à la pince et caractériser avec netteté ; 

4° Quelques rares fragments de charbon amorphe de forme 
irrég-ulière, d'une couleur mate et d'une densité inférieure à 2. 

En répétant les traitements alternatifs à l'acide fluorliydrique 
et à l'acide sulfurique, le volume de la poudre a diminué. Quel- 
ques attaques au chlorate de potassium et à l'acide azotique ont 
fait disparaître le carbone avec rapidité. Enfin, une dernière 
attaque au bisulfate en fusion, suivie d'un lavage àl'acide fluorhy- 
drique, n'ont plus laissé de résidu. 

r 

Echantillon n° 2. — iS^'' de cet échantillon, traités par l'acide 
chlorhydrique, ont donné une petite quantité de substance pulvé- 
rulente et de charbon léger. On disting-ue facilement, au micros- 
cope, quelques parcelles de schreibersite, une matière blanche, 
opaque, en masses irrég-ulières, et un grand nombre de grains 
réfringents de forme quelconque. 

Un premier traitement à l'acide fluorliydrique diminue déjà 
le volume de ce résidu. Après une attaque à l'acide sulfurique 
bouillant, la quantité de charbon amorphe augmente, ce qui 
indique l'existence d'un graphite foisonnant. On renouvelle les 
attaques à l'acide fluorliydrique et à l'acide sulfurique. Le 
résidu est traité onze fois par le mélange de chlorate de potas- 
sium et l'acide azotique (formation d'oxyde graphitique), enfin 
repris par le bisulfate de potassium en fusion, puis finalement 
par l'acide fluorliydrique. 



ÉTUDE DU GUAPHITE 85 



Il ne reste plus que quelques grains noirs microscopiques, 
rongés superficiellement, et qui disparaissent dans le bisulfate 
de potasse en fusion. 

M. Berthelot dans l'étude qu'il avait faite d'un échantillon 
de fer d'Ovifack (i), avait déjà indiqué l'existence d'une subs- 
tance analogue qui n'est pas du diamant. 

Echantillonna i. — Frag-ment de II"^ Après traitement à 
l'acide chlorhydrique, il est resté une petite quantité de charbon 
amorphe très léger. Une première attaque à l'acide fluor- 
hydrique a diminué le résidu; mais, par l'acide sulfuri(pie 
bouillant, le charbon amorphe a augmenté. Cet échantillon con- 
tient aussi du graphite foisonnant. Il renfermait du graphite 
non foisonnant nettement cristallisé au microscope, et qui a 
donné de l'oxyde graphitique par les traitements au chlorate. 
Après attaque par le bisulfate, il ne restait aucun résidu. 

Ainsi, dans les quelques échantillons de fer d'Ovifack que 
M. Daubrée a bien voulu nous confier, nous avons caractérisé 
nettement dans l'un d'eux du saphir, dans les trois du charbon 
amorphe ; dans deux d'entre eux du g'raphite foisonnant; dans 
un seul du graphite ordinaire, et nous n'avons rencontré ni 
diamants noirs, ni diamants transparents dans aucun de ces 
échantillons. 



B. — Graphites artificiels. 

Graphites produits par simple élévation de température. — 
Nous passerons en revue dans ce chapitre quelques-uns des gra- 
phites que l'on peut préparer dans le laboratoire. 

Diamant. — Jacquelain a démontré, le premier, que le diamant, 
chaufTé dans l'arc électrique, se transforme en graphite ; nous 

(1) Analyse citée dans le travail de M. Daubrée. 



86 LE FOUn ÉLECTRIQUE 



ajouterons à cette observation importante les faits suivants : le 
graphite obtenu affecte une forme cristalline irrégulière. Les 
cristaux enchevêtrés sont trapus, d'un noir brillant et présen- 
tent quelques rares facettes planes. Lorsque l'expérience est 
faite avec un courant de 35o ampères et 70 volts, l'attaque par 
l'acide azotique monohydraté ordinaire et le chlorate de potas- 
sium est assez rapide. Après trois attaques, la transformation 
est complète et il se produit un oxyde graphitique de couleur 
jaune. A la combustion, ce graphite nous a donné : carbone 
99,88 et cendres 0,016. 

Charbon de sucre. — Le charbon de sucre, purifié au chlore 
et placé dans un creuset fermé, a été chauffé, pendant dix 
minutes, sous l'action d'un arc de 35o ampères et 70 volts. 
L'aspect du charbon est sensiblement le même qu'avant l'expé- 
rience; sa couleur cependant estdevenue plus grise. Aucun frag- 
ment ne possède l'aspect cristallin, quel que soit le grossisse- 
ment employé. Il laisse une trace grise sur le papier, et, lors- 
qu'on l'écrase, il prend nettement le ton du graphite. A la 
troisième attaque par le mélange oxydant, il est transformé en 
oxyde graphitique jaune pâle. Ce graphite brûle dans l'oxygène 
à la température de 660°. Sa densité est de 2,19. Il donne à 
l'analyse : carbone 99,87, hydrogène 0,082 et cendres 0,110. 

Charbon de bois. — Le charbon de bois, préalablement purifié, 
a été chauffé dans un creuset muni de son couvercle. La chauffe 
a duré environ dix minutes, avec une marche régulière, pendant 
cinq minutes, de 2200 ampères et 60 volts. L'expérience a dû 
cesser par suite de projections de chaux fondue tout autour du 
four. 

Ce charbon de bois a conservé son aspect primitif, mais, sous 
l'action du plus léger frottement, il prend une couleur grise et 
devient brillant. Au microscope les fibres du bois, bien que 



ETUDE DU GRAPHITE 



87 



lég'èremeni altérées, ont à peu près conservé leur forme. Ce 
graphite est difficilement attaquable par le mélang-e oxydant, et 
il fournit un oxyde graphitique d'un jaune très pâle, formé, le 
plus souvent, d'un amas de petits rectangles allong-és ou de 
masses possédant encore une texture fibreuse (fig-. lo). 




FiG. 10. — Gr. : 20. 



Carbone sublimé. — Le carbone sublimé, recueilli sur l'élec- 
trode positive de l'arc, n'a été complètement transformé, en 
employant l'acide azotique fumant ordinaire et le chlorate de 
potassium, qu'à la quatrième attaque. L'oxyde graphitique, 
d'abord verdâtre, est devenu finalement jaune. Les fragments, 
parfaitement transparents, avaient l'apparence de feuillets con- 
tournés ; à l'analyse , il nous a donné les chiffres suivants : 
carbone 99,90, hydrogène o,o3i, cendres 0,017. 

Carbone des extréniités cV électrodes (i). — L'extrémité des 
électrodes est transformée en un graphite compact, tendre, sans 
trace de cristallisation, prenant un ton gris sous le moindre frot- 
tement et fournissant, à la troisième attaque avec l'acide con- 
centré, un oxyde graphitique jaune. 

(1) Fizeau et Foucault, Despretz puis M. Berthelot ont établi cette formation de 
graphite sous l'action de l'ave électrique. 



88 LE FOUR KLECTKIQUE 



Graphites provenant de la solubilité du carbone dans diffé- 
rents MÉTAUX. — Ces graphites peuvent se produire par deux 
méthodes difFérentes, soit que l'on déplace le carbone combiné 
au métal fondu par un autre corps simple, soit que l'on utilise 
la différence de solubilité du carbone dans le métal liquide à très 
haute et à moins haute température. 

D'une façon générale, pour obtenir les graphites des métaux 
réfractaires, on préparait d'abord le carbure du métal ; puis, 
dans une nouvelle opération, on saturait ce composé de carbone 
au moyen du four électrique. Le culot, ainsi obtenu, était atta- 
qué par les acides ou chauffé au rouge dans un courant de 
chlore pur et sec. Le résidu, formé par un mélange de charbon 
amorphe et de graphite, était mis à dig-érer dans l'acide nitrique 
fumant à la température de 4o°, qui détruit la première variété 
de carbone. Le graphite restant était traité par l'acide fluorhy- 
driqueàl'ébuUition, puis par l'acide sulfurique tiède, enfin lavé 
et séché. 

Aliiminiiim. — Lorsque l'on chauffe l'aluminium pendant cinq 
à six minutes au four électrique (35o ampères et 70 volts), en 
présence de charbon de sucre, ou même simplement dans un 
creuset en charbon, le métal se carbure, et, par refroidissement, 
on obtient un culot présentant une cassure cristalline jaune et 
renfermant le carbure d'aluminium G"^ Al^. Si l'on chauffe dix à 
douze minutes, le carbure d'aluminium se volatilise en partie et 
il reste une substance grise, cassante, poreuse, hérissée de cris- 
taux de graphite. Ge dernier composé est isolé par l'acide chlor- 
hydrique, puis purifié par l'acide sulfurique et l'acide fluorhy- 
drique. Finalement, il se présente en groupements de petits 
cristaux très brillants, présentant parfois quelques filaments 
noirs. Sa densité est de 2,11. Dès la première attaque par le 
mélange oxydant, le graphite se gonfle, et, dès la deuxième, les 



ÉTUDE DU GKAPHITE 89 



plus petits fragments sont complètement transformés en oxyde 
graphitique. L'acide concentré fournit, à la première attaque, 
un oxyde vert clair qui devient jaune à la seconde. 

Argent. — Ce métal ne dissout que très peu de carbone, même 
à sa température d'ébullition. Les culots d'arg-ent, refroidis len- 
tement dans le four électrique, sont généralement recouverts 
d'une mince pellicule de graphite. Après dissolution du métal 
par l'acide azotique, on rencontre des lamelles graphitiques, 
brillantes, en cristaux confus. 

Ce graphite n'est pas foisonnant. Traité parle mélange oxydant, 
il donne dès la première attaque de l'oxyde graphitique et, à la 
sixième, la transformation est complète. 

Manganèse. — Le manganèse, préparé au four à vent, ne 
renferme, comme M. Berthelot l'a indiqué, que du carbone 
amorphe ; mais lorsque l'on prend ce carbure de manganèse et 
qu'on le chauffe pendant quatre à cinq minutes, en présence d'un 
excès de carbone, sous l'action d'un arc de 35o ampères et 5o 
volts, le culot métallique qui reste renferme des cristaux de gra- 
phite et en est recouvert (i). Ce graphite est en lames brillantes 
assez grandes, présentant de beaux hexagones réguliers. Traité 
par le mélange oxydant, il fournit, à la troisième attaque, une 
transformation complète en oxyde graphitique jaune bien cris- 
tallisé. 

JMckel. — Le nickel, chauffé au four électrique, donne un gra- 
phite qui, par l'aspect et la forme, rappelle celui de la fonte grise, 
mais ses cristaux sont beaucoup plus nets. Ils se transforment 

(1) Cette expérience semble être en contradiction avec la démonstration que j'ai 
donnée précédemment de la facile volatilisation du manganèse au four électrique. Cela 
tient à ce que le manganèse métallique est beaucoup plus volatil que le manganèse car- 
buré. Ce dernier corps cependant finit aussi par disparaître sous l'action calorique con- 
tinue de l'arc électrique. 

M. Jordan a déjà appelé l'attention des métallurgistes sur la facile volatilisation du 
manganèse dans le haut-fourneau. 



90 



LE FOUR ELECTRIQUE 



facilement, dès la deuxième attaque, en oxyde graphitique. 
Chrome. — Les carbures de chrome, que nous décrirons 
ultérieurement, dissolvent avec facilité du carbone. Par refroi- 
dissement, ils laissent un culot métallique et ce dernier, après 
traitement par les acides, fournit des cristaux de g-raphite 
beaucoup plus petits que ceux du mang-anèse. Ces cristaux sont 
irrég-uliers, moins brillants, et ils s'attaquent déjà plus diffici- 
lement que les graphites du fer et du manganèse, ce qui tient 
au point de fusion élevé du chrome. Par le mélang-e oxydant, 
la transformation ne commence nettement qu'à la troisième 




FiG. 11. — Gr. : 40. 



attaque. Il se fait un oxyde g"raphitique, volumineux, jaune pâle, 
se présentant en masses irrégulières (fig'. ii). 

Tungstène. — Le point de fusion du tungstène est plus élevé 
que celui du chrome; son graphite se présente en petits cris- 
taux noirs brillants et d'une forme régulière. C'est à peine s'il 
commence à se transformer en acide graphitique à la troisième 
attaque. 

Molybdène. — Le graphite du molybdène est formé d'un 
amas de petits cristaux noirs brillants. Parfois ces cristaux 
constituent un véritable feutrag-e ou sont réunis en masses arron- 
dies. Ils s'attaquent plus difficilement par le mélange oxydant 



ETUDE DU GRAPHITE 



91 



que les précédents. L'oxyde graplii tique obtenu est de couleur 
jaune et de forme plus ou moins régulière. 

Uranium. — Amas de petits cristaux noirs et brillants diffi- 
cilement attaquables par le mélange oxydant. Le g-raphite de 
l'uranium fournit un oxyde graphitique jaune de forme irrég-u- 
lière. 

Zirconiiim. — Le g-raphite de ce métal se présente en un 
feutrage de petites masses tourmentées, offrant des surfaces per- 
forées, entourées le plus souvent de filaments plus ou moins 





FiG. 12. — Gr. : 40. 



FiG. 13.— Gr. : 40. 



longs (fig-. 12). Attaque lente et difficile par le mélang-e oxydant, 
oxyde graphitique jaune (fîg". i3). 

Vanadium. — De tous les métaux réfractaires que j'ai pu 
préparer au four électrique, le vanadium est un des plus infu- 
sibles. Son graphite est rarement cristallisé ; il se présente 
surtout en fragments irrég-uliers très fîns^ perforés ou lég'ère- 
ment échancrés, et possède parfois des extrémités arrondies. 

Titane. — Le carbure de titane GTi, dont nous avons indiqué 
la préj)aration, dissout facilement le carbone et l'abandonne par 
refroidissement sous forme de graphite. 

Ce dernier corps, légèrement foisonnant, se présente en cris- 
taux ou en masses contournées analogues au graphite du vana- 
dium. 



92 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Son oxyde graphitique, marron au début de l'attaque, passe 
rapidement au jaune pâle. 

Silicium. — Chauffé au four à vent, le silicium fondu dissout 
du carbone qu'il abandonne ensuite à l'état de graphite. Pail- 
lettes d'un noir brillant nettement cristallines et fournissant un 
oxyde graphitique jaune. 

A la température du four électrique, le silicium ne donne plus 
de graphite, il fournit du siliciure de carbone cristallisé. 

A la quatrième attaque du mélange oxydant, c'est à peine si 
quelques fragments de g-raphite commencent à se transformer 
en oxyde graphitique. En continuant l'action du chlorate et de 
l'acide, on obtient un oxyde graphitique jaune ayant conservé 
la forme des fragments primitifs. 

En résumé,, les graphites artificiels peuvent être amorphes 
ou cristallisés. Leur densité varie entre 2,10 et 2,2 5. Leur 
température de combustion dans l'oxyg-ène est voisine de 
660°. 

Il existe plusieurs variétés de graphites, comme il existe plu- 
sieurs variétés de carbones amorphes. 

La stabilité du graphite s'élève avec la température à laquelle 
il a été porté. Ce fait est mis en évidence par la résistance plus 
ou moins grande que présente le graphite pour se transformer 
en oxyde graphitique. Du reste, au fur et à mesure que s'élève 
le point de fusion du métal, dans lequel le g-raphite s'est formé, 
sa difficulté d'oxydation augmente avec netteté. 

L'influence de la température sur la stabilité du graphite 
peut être démontrée par une expérience très simple. Prenons 
du graphite naturel de Ceylan ; il se transforme dès la première 
attaque par le mélange oxydant bien privé d'eau. Chauffons ce 
graphite au four électrique pendant dix minutes, avec un cou- 



ÉTUDE DU GliAPHIÏE 93 



rant de 1,200 ampères et 70 volts et c'est à peine si, à la troi- 
sième attaque, nous verrons apparaître (juelques pointements 
jaunes d'oxyde graphitique. 

Une simple élévation de température rend donc le g-raphite 
plus difficilement attaquable. 

Déplacement du carbone par le bore et le silicium dans la 
FONTE en fusion. — L'étudc de la solubilité du carbone dans dif- 
férents métaux, à des températures de plus en plus élevées, nous 
a amené à rechercher quelle pouvait être l'action du bore et du 
silicium sur le carbure de fer maintenu à l'état liquide. 

L'action du bore sur le fer n'a pas encore été étudiée (i) ou, 
du moins, dans les quelques essais tentés sur ce sujet, le bore 
n'a pu être caractérisé, après l'expérience, dans le métal soumis 
à son action. 

Pour ce qui touche l'action du silicium, aucune expérience 
n'a été conduite d'une façon méthodique. On sait depuis long- 
temps, en sidérurgie, que les fontes sont d'autant plus pauvres 
en carbone qu'elles sont plus riches en silicium ; mais l'action du 
silicium sur la fonte de fer n'a pas été non plus déterminée avec 
précision. 

La fonte en fusion est un liquide dans lequel, comme nous 
allons le démontrer, les réactions sont parfois aussi nettes que 
dans les solutions aqueuses, maniées dans nos laboratoires, à la 
température ordinaire. La complexité de certaines fontes, qui 
peuvent renfermer comme impuretés un g-rand nombre de com- 
posés, rend seule les réactions plus obscures. 

Action du bore sur la fonte grise. — Nous sommes partis 

(1) Cela tient surtout à ce que l'ori ne connaissait pas jusqu'ici le moyen de préparer 
le bore pur. Nous avons indiqué cette préparation en 1892. Comptes rendus, t. CXIV, 
p. 392. 



94 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



d'une fonte grise de Saint-Ghamond, qui renfermait 3,i8 de 
carbone total et o,5 de scories (i). 

lo^"" de cette fonte ont été placés dans une nacelle de porce- 
laine brasquée, avec 2^% 3 de bore. Le tout a été fortement 
chauffé au four à réverbère dans un tube de porcelaine rempli 
d'hydrogène sec. Après l'expérience, on a trouvé, dans la nacelle, 
un culot bien fondu^ recouvert d'un feutrage noir entièrement 
formé de graphite. Le métal avait une teinte jaunâtre et présen- 
tait à la surface quelques longs prismes nettement cristallisés. Il 
renfermait, d'après l'analyse, 8 à 9 pour 100 de bore. C'était 
une fonte borée, mélangée de borure de fer en partie cristallisé. 

Cette fonte borée ne renfermait plus que 0,27 pour 100 de 
carbone et ne donnait plus de scories par la combustion du 
résidu dans Toxygène. Le bore forme donc facilement des com- 
binaisons avec les impuretés de la fonte et les entraîne dans les 
scories. Il joue vis-à-vis de l'oxyde de fer, qui se trouve en solu- 
tion dans le métal, un rôle analogue à celui que MM. Troost et 
Hautefeuille ont assigné au manganèse (2). 

Nous pouvons donc conclure de cette réaction que le bore a 
chassé le carbone dans la proportion de i à i o et a éliminé en 
même temps les matières qui constituaient les scories. 

Cette expérience a été renouvelée quatre fois sur un autre 
échantillon de fonte grise de Saint-Chamond renfermant 3,24 
pour 100 de carbone et o,4i8 pour 100 de scories. On a obtenu, 

après l'action du bore, les chiffres suivants : 

1. 2. 3. 4. 

Carbone .... 0,3(5 0,28 0,17 0,14 

Scories 0,02 0,00 0,03 0,01 

(1) Dans ranal)'se des fontes, on sépare par le chlore ou par le bichlorure de mer- 
cure, le mélange des différentes variétés de carbone. Ce résidu est brûlé dans l'oxy- 
gène et l'on donne le nom de scories aux cendres qu'il fournit. 

(2) Teoost et Hautefeuille. Etude calorimétrique sur les carbures, les siliciures et 
les borures de fer et de manganèse. A?males de Chimie et de Physique, 5^ série, t. TX. 



ÉTUDE DU GRAPHITE 95 



Nous avons substitué à la fonte grise une fonte blanche 
d'affinage provenant du haut-fourneau de Saint-Louis, à Mar- 
seille. Cette fonte contenait 3,85 de carbone eto,36 de scories. 
Après l'action du bore, elle ne renfermait plus que 0,24 de car- 
bone et 0,06 de scories. 

Nous avons tenu à varier la forme même de l'expérience, et à 
ne pas faire agir sur la fonte liquide un g-rand excès de bore. 
On a fondu à la forge Soo^"" de fonte g-rise de Saint-Ghamond, 
et, lorsque cette fonte a été parfaitement liquide, on y a ajouté 
5o^'' d'une fonte borée à 10 pour 100 de bore. Après agitation, 
le creuset a été fermé et l'on a terminé la chauffe. Au moment 
où le culot de fonte de bore a été ajouté à la fonte grise en 
fusion, il est resté quelque temps sur le bain liquide et ne s'est 
dissous que par l'agitation. 

Après refroidissement, le culot obtenu, d'apparence lamel- 
leuse, présentant une g-rande dureté, ne s'attaquait pas au burin 
et avait l'aspect d'une fonte blanche. 

Sous l'action du bore, la teneur en carbone de cette fonte 
était descendue de 3,75 à 2,83. 

Le bore avait donc déplacé du carbone, dont on a, d'ailleurs, 
retrouvé une partie, sous forme de graphite, entre le culot 
métallique et le creuset. 

Déplacement du carbone par le silicium. — Nous avons répété 
la même expérience, en chauffant quelques fragments de fonte 
grise dans une nacelle brasquée avec de la poudre de silicium cris- 
tallisé. Le silicium^ dans ces conditions, chasse aussi le carbone, 
que l'on retrouve, sous forme de graphite, au-dessus du métal. 

Mais, comme nous le faisions remarquer plus haut, une fonte 
blanche ou grise préparée au haut-fourneau est une combinaison 
assez complexe. 

L'expérience a été reprise dans des conditions plus simples. 



96 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



On a préparé d'abord, au four électrique, une fonte riche en 
carbone, au moyen de fer doux et de charbon de sucre. Puis, 
sur ce bain hquide, on a projeté quelques globules de plusieurs 
grammes de silicium fondu. Après refroidissement, le culot, 
li sse à sa surface supérieure, avait l'aspect d'une fonte siliciée à 
cassure blanche et brillante. Cette fonte ne renfermait que très 
peu de cariione combiné et pas de graphite. Mais au milieu du 
culot, se présentait une grande cavité qui le séparait presque en 
deux parties. Cette cavité était remplie d'une quantité notable 
de graphite brillant et très bien cristallisé. 

En résumé, le bore et le silicium déplacent nettement le car- 
bone dans une fonte ou dans un carbure de fer en fusion (i). 
Ces corps, lorsqu'ils sont maintenus à une température suffi- 
sante, se conduisent exactement comme les solutions aqueuses 
de certains composés, dans lesquelles nous précipitons ou nous 
déplaçons tel ou tel corps en solution ou en combinaison. 

Si le déplacement du carbone n'est pas absolument complet, 
cela tient à ce qu'il se forme un équilibre entre le siliciure et le 
carbure de fer, équilibre dont les conditions varieront avec la 
température et avec les impuretés renfermées dans le bain. C'est 
le cas g"énéral des fontes blanches ou grises. 

Ces expériences nous conduisent à l'étude des graphites du 
fer. 

Graphites de fer. — Nous avons étudié précédemment les 
graphites obtenus, soit par la simple élévation de température 
d'une variété quelconque de carbone, soit par la dissolution du 
charbon dans des métaux très difficilement fusibles. 

Nous avons pensé qu'il était utile de joindre à ces premières 

(1) La temi^érature à laquelle toutes ces expérieuces ont été faites, n'était pas assez 
élevée pour que des quantités notables de siliciure ou de borure de carbone aient pu se 
produire. 



ÉTUDE DU GRAPHITE 97 



recherches l'étude des différentes variétés de graphite produites 
par un môme métal, dans des conditions différentes de tempéra- 
ture et de pression. A ce point de vue, le métal le plus important 
par ses applications étant le fer, c'est à lui que nous nous 
sommes adressé. 

Le point de fusion de la fonte grise étant voisin de i i5o°, le 
graphite que nous avons étudié, provenant d'une fonte grise de 
Saint-Ghamond, a donc été formé aux environs de cette tempéra- 
ture. Le mélange de carbone amorphe et de graphite, retiré de 
cette fonte attaquée par le chlore au rouge sombre, a été traité 




FiG. 14. — Gr. : 20. 

plusieurs fois par l'acide azotique fumant, puis par l'acide fluor- 
hydrique. Le graphite restant après lavage et dessiccation pos- 
sède les propriétés suivantes : sa densité est de 2,17 ; il brûle 
dans l'oxygène à une température de 670" ; il se présente en très 
petits cristaux groupés, possédant des pointements hexagonaux 
très nets et des masses irrégulières brillantes à cassures bien 
vives (fi g. i4). Sa couleur tire un peu sur le gris. Traité parle 
mélange d'acide azotique monohydraté ordinaire et de chlorate 
de potassium, il donne, dès la deuxième attaque et complète- 
ment à la troisième, un oxyde graphitique vert assez bien cris- 
tallisé. Si l'on emploie, ainsi que nous l'avons indiqué précé- 
demment, l'acide azotique concentré et si l'on évite avec soin 
l'humidité, il se forme, à la première attaque^ un oxyde graphi- 
tique vert clair, qui devient jaune à la deuxième. 

FOUE ÉLECTRIQUE. • 7 



98 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Dans une autre série d'expériences, nous avons isolé le carbone, 
en attaquant la même fonte par un mélang-e d'acide chlorhydri- 
que additionné d'une petite quantité d'acide azotique. Ce dernier 
corps servait à amener le fer à l'état de chlorure ferrique très 
soluble dans les acides étendus. Ce traitement détruit la majeure 
partie du carbone amorphe. Le résidu lavé et séché est traité à 
plusieurs reprisespar l'acide azotique fumant. Le g"raphite obtenu, 
pour le débarrasser des matières minérales qu'il renferme encore, 
est traité d'abord par l'acide fluorhydrique, puis par l'acide 
sulfurique bouillant. Dans ces conditions, il reste un composé 
qui présente bien l'aspect du graphite, mais qui ne renferme 
plus que 80 à 85 pour 100 de carbone, ï,3o de cendres et o,i5 
d'hydrogène. La teneur en liydrog-ène a varié de 0,1 5 à 0,80 
pour 100 (i). Comme ce graphite a été maintenu auroug-e sombre 
au moment même du dosage, tout me porte à croire qu'il s'est 
formé, pendant les attaques par les acides, un corps complexe 
contenant du carbone, de Thydrog-ène, de- l'oxygène et même de 
l'azote, corps assez stable pour résistera la température de 4oo°. 

Il nous semble important de tenir compte de la formation de 
ces composés dans l'étude des graphites des métaux, lorsque 
ces graphites ne sont pas préparés à très haute température. 
Ces composés paraissent formés par hydrogénation, puis par 
oxydation du carbure de fer. Ils viennent s'ajouter à ceux 
obtenus par M. Eg-gertz dans l'action de l'eau iodée sur la fonte 
et par MM. Schûtzenberg'eret Bourg-eois en traitant une fonte 
blanche par une solution de sulfate de cuivre (2). 

Graphite de la fonte fortement chauffée. — Nous avons placé 
du fer doux de très bonne qualité dans un creuset de charbon de 

(1) Ce graphite renfermait de l'azote, que la chaux sodée transformait en ammoniaque, 
et qui apparaissait sous forme de vapeurs rutilantes dans la combustion par l'oxygène. 

(2) ScHUTZENBEKGER et BOURGEOIS. Recherches sur le carbone de la fonte blanche. 
Comptes rendus, t. LXXX, p. 911. 



ÉTUDE DU GRAPHITE 99 



sucre. Le tout a été soumis, clans mon four électrique, à l'action 
d'un arc de 2000 ampères et de 60 volts. L'expérience a duré dix 
minutes. Dans ces conditions, le fer dissout des quantités de car- 
bone assez grandes, perd sa limpidité et prend l'état pâteux. 
Nous avons reconnu, avec étonnement, qu'à cette température 
élevée le creuset pouvait être retourné sans que le métal s'écou- 
lât. En laissant refroidir la masse à l'abri de l'air, on trouve, au 
fond du creuset, une fonte cassante recouverte de très beaux 
cristaux de graphite pouvant atteindre plusieurs millimètres de 
diamètre. On rencontre, à la surface du métal, quelques frag- 
ments qui ne contiennent plus que très peu de fer et qui sont 
formés par un amas de cristaux de graphite . A cette haute tem- 
pérature, une portion de métal a même été volatilisée. 

On attaque ensuite le culot métallique par le chlore au roug-e 
sombre et le résidu est traité par l'acide azotique fumant tiède 
pour détruire le carbone amorphe s'il en existait. 

Ce graphite se présente surtout en cristaux volumineux, bril- 
lants, d'une belle couleur noire, souvent très réguliers. On ren- 
contre aussi quelques amas de cristaux très petits, formant une 
espèce de feutrag-e et qui paraissent résulter de la condensation 
de la vapeur du carbone. Ce graphite a une densité de 2,18 ; il 
brûle dans l'oxygène à une température voisine de 65o°; il ren- 
ferme 99,1 5 de carbone et ne contient plus que 0,17 de cendres 
et 0,28 d'hydrogène. Il est donc beaucoup plus pur que le gra- 
phite de la fonte ordinaire et il ne paraît contenir qu'une très 
petite quantité de ces composés hydrog-énés complexes qui se 
rencontrent toujours dans les graphites des fontes ordinaires 
traitées par les acides étendus. 

Ce graphite, ayant été porté à une température très élevée, 
va nous présenter au contact du mélange oxydant, une stabi- 
lité très grande. La première et la deuxième attaque ne produi- 



100 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



sent aucun efFet; à la troisième seulement, il commence à se 
produire un oxyde graphitique lég-èrement teinté, ayant l'appa- 
rence d'un verre enfumé. L'oxyde graphitique se présente en 
hexagones réguliers. Avec l'acide concentré, il faut aller jusqu'à 



Fia. 15. — Gr. : 20. 

la quatrième attaque pour avoir un^ transformation complète en 
oxyde graphitique jaune (fig. i5\ 

Ces deux expériences nous démontrent donc nettement que 
la résistance du graphite du fer, aux agents oxydants, est fonc- 
tion de la température à laquelle il a été porté. 

Graphite de la fonte refroidie dans l'eau. — Pour faire inter- 
venir la pression dans la préparation du graphite, nous avons 
employé l'artifice qui nous a servi à comprimer fortement le car- 
bone dans le fer liquide ; nous avons brusquement refroidi nos 
culots de fonte en fusion dans l'eau froide. 

Après un traitement au chlore, identique à celui que nous 
avons décrit précédemment, il est resté un graphite brillant, de 
belle couleur noire, et dont la forme était toute différente des 
autres graphites. Il se présente en cristaux trapus dont les angles 
sont souvent émoussés et en masses irrégulières, dont la forme 
arrondie semble indiquer un commencement de fusion (fîg. i6). 



ETUDE DU GltAPHITE 



101 



Par son aspect, il rappelle réchaïUillon b de graphite ren- 
contré dans la terre bleue. Sa densité est de 2,i(); il brûle 
dans l'oxygène à 660° et il donne à l'analyse les eliilïres sui- 
vants : 

Cendres , . 129 

Hydrogène 0,64 

Traité par le mélang-e oxydant ordinaire, il ne commence à se 





FIG. 16. — Gr. : 20. 



transformer en acide graphitique qu'à la troisième attaque. Avec 
l'acide nitrique concentré, il faut quatre attaques pour arriver 
à l'oxyde g-raphitique cristallisé. 

Graphite produit par l'action du silicium sur la fonte. — Dans 
les expériences précédentes, on ne s'était adressé pour préparer 
le g-raphite qu'à la solubilité du carljone dans le fer. J'ai tenu à 
examiner le graphite produit par une réaction chimique et j'ai 
chassé, pour cela, le carbone combiné au fer dans une fonte par 
du silicium, au moyen de la réaction étudiée précédemment. 

Le détail de cette préparation a été donné plus haut. Nous 
n'y reviendrons pas. 

Le g-raphite ainsi obtenu est d'une belle couleur noire, en cris- 



102 



LE FOUR ELECTRIQUE 



taux souvent très rég-uliers (fîg-. 17). Sa densité est de 2,20. lia 




0£ JKVA'^ 



r 

FiG. 17. — Gr. : 20, 

donné àl'analyse : carbone, 98,82 ; cendres, o,85; hydrog-ène, 0,20. 
Il se détruit avec facilité par le mélang-e oxydant et, dès la 




'f^ f^fA-Z. 



FiG. 18. — Gr. : 20. 



première attaque par l'acide azotique ordinaire et le chlorate 
de potassium, on voit le graphite s'entr'ouvrir et donner, sur 



ÉTUDE DU GBAPHITE 103 



les bords (fig\ i8), quelques frag-menis d'oxyde graphitique. A 
la troisième attaque, la transformation est presque complète ; 
l'oxyde graphitique jaune verdâtre est doué d'un bel éclat et 
ses cristaux ont conservé d'une façon remarquable l'aspect pri- 
mitif du graphite. 

Avec l'acide nitrique concentré, la transformation en oxyde 
graphitique jaune, cristallisé, est complète dès la troisième 
attaque. 

Présence de l'hydrogène dans les différents graphites. — 
Tous les g-raphites que nous avons étudiés jusqu'ici renferment 
de l'hydrogène. 

Cet hydrogène peut provenir, soit d'un phénomène physique : 
condensation du gaz hydrogène dans le graphite (i); soit d'un 
phénomène chimique : hydrogénation du carbure de fer ou de 
certaines variétés de carbone amorphe contenues dans la fonte. 

Pour bien établir que cet hydrogène n'est pas en combinai- 
son dans le graphite, nous avons fait l'expérience suivante. Un 
culot de fer saturé de carbone, sous l'action d'un arc de 
2,200 ampères et 60 volts, est abandonné à lui-même dans le 
four électrique fermé. Par le refroidissement, le culot métal- 
lique se recouvre d'une notable quantité de graphite. Ce dernier 
corps est recueilli et, sans être séparé des petits fragments ou 
petits globules de fonte qu'il peut contenir, sans être traité par 
aucun réactif, on en prend dans une nacelle une petite quantité 
que l'on chauffe 10 heures dans le vide, à une température 
de 5oo°. 

Lorsque l'appareil est encore à 200", on laisse rentrer de l'air 
sec, puis on pèse dans un tube rodé et finalement on place la 

(1) M. Cailletet a démontré depuis longtemps, par des expériences délicates, que les 
fontes en fusion dissolvaient une notable quantité de gaz hydrogène. Comptes rendvs, 
t. LXI, p. 8."0. 



104 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



nacelle, encore chaude, dans l'appareil à combustion venant de 
servir à une expérience à blanc. Dans ces conditions, la com- 
bustion de o^'',076 de g-raphite dans l'oxygène ne donne qu'une 
augmentation de poids du tube à eau de i"'^*", ce qui ne corres- 
pondrait qu'à 0,01 4 d'hydrogène, quantité qui nous paraît être 
de l'ordre des erreurs d'expérience. 

Si l'on étudie les conditions de formation du g-raphite dans un 
même métal, le fer, en faisant varier la température et la pres- 
sion, on obtient donc les résultats suivants : 

i°Ala pression ordinaire, le graphite est d'autant plus pur 
qu'il est formé à une température plus élevée ; 

2° Ce graphite est d'autant plus stable en présence d'acide 
nitrique et de chlorate de potassium qu'il a été produit à une plus 
haute température ; 

3° Sous l'influence de la pression, les cristaux et les masses 
de g"raphite prennent l'aspect d'une matière fondue ; 

4° La petite quantité d'hydrogène, que renferment toujours 
les g^raphites, diminue nettement à mesure que leur pureté 
augmente. Un graphite qui n'est traité par aucun réactif, et qui 
est chauffé au préalable dans le vide^ ne fournit plus d'eau 
par sa combustion dans l'oxyg-ène ; 

5° Il se produit dans l'attaque de la fonte par les acides des 
composés hydrogénés et oxygénés qui résistent à la tempéra- 
ture du rouge sombre, et qui, comme le graphite, se détruisent 
par la combustion. 



C. — Graphites foisonnants. 

Nous avons rencontré dans la terre bleue du Cap de Bonne- 
Espérance une variété de ce g-raphite foisonnant qui vient s'ajou- 
ter aux nombreux exemples de graphites similaires, découverts 



ÉTUDE DU GRAPHITE 105 



r 

par M. Liizi dans l'Etat de New- York (Ticônderog-a), à Geylan, 
à Québec, en Espagne, en Norwège, etc. 

Nos études des diflerentes variétés de carbone nous ont amené 
à reproduire à volonté cette espèce particulière de graphite, qui 
se trouve abondamment répandue dans la nature, mais que l'on 
ne savait pas préparer dans le laboratoire. 

Pour obtenir du graphite foisonnant, il suffit de refroidir 
brusquement de la fonte de fer en fusion, dans de l'eau. On 
obtient à la surface du culot du graphite ordinaire, et, à une faible 
profondeur, une notable quantité de g-raphite qui, traitée par 
l'acide azotique, se gonfle avec rapidité. On prépare ainsi un 
mélange des deux graphites ou, pour employer les dénomina- 
tions de M. Luzi, un mélange de graphitite et de graphite. 

Lorsque l'on ne veut obtenir que du graphite foisonnant, il 
est préférable d'employer, pour dissoudre le carbone, un autre 
métal que le fer. Celui qui nous a fourni les meilleurs résultats 
est le platine. 

Graphite foisonnant du platine. — On fond au four électrique 
un culot de platine d'environ 4oo^% maintenu dans un creuset 
de charbon (45o ampères, 60 volts). Le platine entre -rapide- 
ment en fusion, et, après quelques minutes, il distille et vient 
se condenser, sous forme de gouttelettes fondues, sur la partie 
la moins chaude des électrodes. On laisse le platine liquide se 
saturer quelques instants de carbone, à cette haute tempéra- 
ture, puis après six à huit minutes, on arrête l'expérience. Le 
métal se refroidit lentement dans le creuset en charbon. Il s'est 
formé, dans ces conditions, une dissolution du carbone dans le 
platine, et l'excès de charbon a cristallisé dans la masse, sous 
forme de graphite. Le culot métallique est traité ensuite par 
l'eau régale à plusieurs reprises; enfin, le résidu est lavé à l'eau 
bouillante et séché. Le rendement est de i,45 pour cent. 



106 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Propriétés. — Ce graphite est d'un gris ardoisé moins noir 
que celui de la fonte. Il se présente en hexagones séparés, mais 
le plus souvent en cristaux superposés. Au microscope, les lames 
hexagonales^ qui sont très réfléchissantes, présentent quelques 
stries parallèles et parfois des impressions triangulaires ne pos- 
sédant pas le relief de celles que l'on rencontre dans le diamant. 
Quelques surfaces miroitantes fournissent aussi des lignes paral- 
lèles de forme quelconque. 

La densité de ce graphite varie de 2,06 à 2,18. Il brûle dans 
un courant d'oxygène dès la température de 5 7 5°. Ce graphite, 
ayant subi l'action de l'acide azotique dans le traitement à l'eau 
régale, foisonne abondamment aussitôt qu'on le porte au rouge 
sombre. En effet, dès la température de 4oo° il se gonfle à la 
façon du sulfocyanure de mercure. La masse légère, obtenue dans 
ces conditions, est formée de graphite, car, traitée par le mélange 
de chlorate de potassium et d'acide azotique, il se produit, dès 
la première attaque, un oxyde graphitique d'une belle couleur 
verte qui devient jaune clair à la seconde attaque. 

Le nitrate de potassium, à sa température de fusion, est sans 
action sur cette variété de carbone. Si l'on chauffe un peu plus, 
le graphite se meta foisonner etil se détruit alors assez vite, mais 
rarement avec incandescence. L'acide chromique fondu ne l'at- 
taque pas sensiblement. Cependant, au moment de la décompo- 
sition de cet oxydant par suite de l'élévation de température, 
il se dégage une petite quantité d'acide carbonique. L'acide iodi- 
que, légèrement chauffé, l'attaque au contraire avec facilité ; il se 
produit d'abondantes vapeurs d'iode et de l'acide carbonique. 
Dans l'acide sulfurique à chaud, il ne change pas d'aspect et ne 
dégage point d'acide sulfureux, même à l'ébuUition. Enfin le 
carbonate de soude en fusion le détruit avec rapidité. 

L'analyse de ce graphite foisonnant a été faite par combus- 



ÉTUDE DU GRAPHITE 107 



tiondans un courant d'oxygène pur en pesant l'acide carbonique 
formé. 

Nous avons obtenu les chiffres suivants : 

N» 1 N» 2 

Carbone 99,02 98,84 

Cendres 1,10 1,02 

La variation du tube à eau n'étant que de i"'^'",5, nous pou- 
vons en conclure que ce graphite ne renferme pas d'hydrogène 
ou qu'il n'en pourrait contenir qu'une quantité insignifiante. 

Les cendres, examinées au microscope, nous ont présenté 
l'aspect de la mousse de platine, et il a été facile, en les traitant 
par l'eau régale, de caractériser ce métal. 

Cause du foisonnement . — Il nous restait à rechercher quelle 
pouvait être la cause du foisonnement de cette variété de gra- 
phite. 

Nous citerons sur ce point l'expérience suivante : on a chauffé 
environ i"" de ce graphite dans un tube à essai traversé par un 
courant d'air bien privé d'acide carbonique. Aussitôt que la 
température a été voisine du rouge sombre, la masse s'est gon- 
flée rapidement et, en même temps, il s'est dégagé des vapeurs 
nitreuses et une petite quantité d'acide carbonique qui a été 
recueillie dans de l'eau de baryte. Après départ du mélange ga- 
zeux et en présence d'une nouvelle quantité d'acide azotique, il 
ne s'est plus produit que des traces d'acide carbonique. Une 
dernière addition d'acide n'a donné aucun trouble à l'eau de 
baryte. 

11 nous a donc semblé que l'on peut attribuer ce foisonnement 
à un brusque départ gazeux dû, peut-être, à l'attaque au rouge 
sombre d'une petite quantité de carbone amorphe, comprimé 
entre les lames hexagonales du graphite, ou à la décomposition 
pyrogénée d'une très petite quantité d'oxide graphityque qui 



10(S LE FOUR ÉLECTRIQUE 



s'est produite par l'action de l'acide azotique, aux dépens d'une 
trace de graphite amorphe mélangée avec le graphite cristallisé, 
et plus facilement attaquable. C'est, dans l'une ou l'autre inter- 
prétation, le dégag'ement brusque d'un faible volume de gaz dilaté 
par la chaleur, qui produirait ce foisonnement particulier. 

Graphites foisonnants de différents métaux. — En poursui- 
vant cette étude, nous avons reconnu que beaucoup de métaux 
pouvaient remplacer le platine dans la préparation que nous ve- 
nons d'indiquer. 

Dans l'ensemble de nos recherches sur les différentes variétés 
de g-raphite, nous avons obtenu ce résultat, assez curieux, que 
tous les graphites obtenus par l'action seule d'une température 
très élevée, sur une variété quelconque de carbone (diamant, 
noir de fumée) ou par condensation de la vapeur de carbone, ne 
présentaient pas trace de foisonnement sous l'action de l'acide 
nitrique concentré. Au contraire, tous les graphites préparés à 
haute température, par solubilité du carbone dans unmétal quel- 
conque en fusion, étaient foisonnants. 

Le zirconium, le vanadium, le molybdène, le tungstène, l'ura- 
nium, le chrome fournissent des graphites foisonnants. Il en 
est de même de l'aluminium, qui ne se sature de carbone qu'à 
haute température. Et le phénomène du foisonnement, sous l'ac- 
tion de l'acide azotique, ne provient pas seulement de l'action du 
métal sur le carbone, mais surtout de la température à laquelle 
le g-raphite est produit. 

En effet, une fonte grise de Saint-Ghamond nous a donné, 
après attaque par le chlore et destruction du carbone amorphe 
par l'acide azotique, un graphite qui ne se g"onflait nullement 
en présence de l'acide azotique, par une légère élévation de 
température. La même fonte, chauffée fortement au four élec- 
trique sous l'action d'un arc de 2000 ampères et 5o volts, a 



ÉTUDE DU GRAPHITE 109 



fourni par refroidissement un graphite très foisonnant (i). 

Je rappellerai que ce foisonnement se produit sous l'action de 
l'acide azotique monohydraté. On peut même sécher le g^raphite 
imbibé d'acide à l'étuve, à 120°, pendant toute une journée et, 
aussitôt que la température s'élève, la masse se gonfle abon- 
damment par la calcination. 

Pour toutes ces variétés de graphite produites sous l'action 
d'une chaleur intense, la température de foisonnement n'est pas 
très élevée. Elle oscille entre i65° et lyS". On voit donc qu'il 
est inutile de porter ce graphite jusqu'au rouge sombre. 

Nous avons enfermé dans un tube de verre une petite quan- 
tité de ce graphite foisonnant, préalablement additionné d'acide 
azotique, puis séché à l'étuve. Après avoir fait le vide dans le 
tube, on l'a fermé à la lampe. Le foisonnement se produit dans 
le vide à la température indiquée précédemment, et il se dégage 
un mélange gazeux contenant de l'acide carbonique, de l'azote 
et des vapeurs rutilantes, tandis que quelques gouttelettes d'acide 
azotique viennent se condenser sur les parois du tube. 

Ainsi que nous l'avons fait remarquer précédemment, ce foi- 
sonnement peut donc être attribué au dégagement brusque d'un 
certain volume de gaz, dilaté par la chaleur. 

Ces expériences établissent donc que les graphites foisonnants, 
préparés dans les laboratoires, peuvent être aussi nombreux que 
ceux qu'on rencontre dans la nature ; elles permettront sans 
doute d'expliquer la formation des graphites naturels foison- 
nants, dont certains fournissent, comme on le sait, des cendres 
le plus souvent très riches en oxyde de fer. Ces graphites paraî- 
traient avoir été produits à une température assez élevée, sans 

(1) Dans l'étude que nous avons faite de la terre à diamants des puits du Cap, nous 
avons indiqué que cette brèche serpentineuse renfermait, en plus grande quantité que le 
diamant^ un graphite cristallisé foisonnant. Les cend res de ce graphite étaient très 
ferrugineuses . 



110 LE FOUR Électrique 



grande pression, au sein de masses de fer qui semblent avoir 
disparu ensuite sous l'action de corps g-azeux tels que l'acide 
chlorhydrique (i). 

Le g-raphite est un corps qui résiste à la plupart des agents 
chimiques. Au rouge sombre, la vapeur d'eau et l'air n'ont 
aucune action sur lui. Il s'est donc trouvé séparé de sa gangue 
métallique, et il a formé des amas plus ou moins grands, ou il 
a été disséminé dans les roches. 

Conclusions. — D'après la définition de M. Berthelot, nous 
donnerons le nom de graphite à la variété de carbone, le plus 
souvent cristallisé, dont la densité est voisine de 2,2 et qui, par 
le mélange oxydant de chlorate de potassium et d'acide azotique, 
fournit de l'oxyde graphitique facile à caractériser. 

On trouve ces graj^hites à la surface de la terre et dans cer- 
taines météorites. On peut les diviser, comme l'a conseillé 
M. Luzi, en graphites foisonnants et non foisonnants, lorsqu'on 
les chauffe légèrement en présence d'une trace d'acide azotique. 

Nous avons rencontré, dans une pegmatite d'Amérique, un 
graphite d'un foisonnement exagéré. Le fer d'Ovifack, la terre 
bleue du Gap, nous ont fourni aussi des graphites foisonnants. 

Certains de ces graphites, comme ceux de Borowdale, sont 
gorgés de gaz qu'ils retiennent avec une grande énergie. 

Les graphites obtenus dans le four électrique, par une simple 
élévation de température, ne sont point foisonnants. 

Au contraire, tous ceux qui sont obtenus dans un métal 
liquide à haute température, soit par différence de solubilité, soit 
par réaction chimique, ont la propriété de foisonner avec faci- 
lité. Ce graphite foisonnant se prépare très facilement au four 

(1) Cette formation d'un chlorure de fer facilement volatil pourrait être la cause de 
la dissémination du fer pendant les premières périodes géologiques. 



ÉTUDE DU GRAPHITE 111 



électrique en maintenant du platine àl'ébuUition dans un creuset 
de charbon. 

Le foisonnement de cette variété de g-raphite doit être attri- 
bué à un dégagement brusque de gaz. 

Les graphites artificiels peuvent être amorphes ou cristallisés. 
Leur densité oscille entre 2 et 2,25. Leur température de com- 
bustion dans l'oxygène est voisine de 660°. 

Lorsqu'ils sont purs, ils ne renferment pas d'hydrogène. 

Un graphite obtenu au four électrique, qui n'est traité par 
aucun réactif, et qui est chauffé au préalable dans le vide, ne 
fournit plus d'eau par sa combustion dans l'oxygène. Au con- 
traire, la fonte ordinaire, traitée par les acides étendus, donne 
des composés hydrogénés et oxygénés qui sont indestructibles à 
la température du rouge sombre. 

Lorsque l'on prépare un graphite au four électrique, sa 
résistance à l'oxydation est proportionnelle à l'élévation de 
température à laquelle il a été soumis. 

Un g'raphite facilement attaquable, comme le graphite de 
Ceylan, peut être rendu difficilement attaquable en le chauf- 
fant fortement. Ce fait établit l'existence de plusieurs variétés 
de graphites, analogues aux diverses variétés des carbones 
amorphes. 



TROISIÈME PARTIE 
Reproduction du diamant. 

Généralités. — Lorsque Lavoisier eut démontré, par une 
expérience mémorable, que le diamant n'était que du carbone 
cristallisé, les essais de reproduction ne se firent pas attendre. 
Les recherches entreprises dans cette voie sont assez nom- 
breuses, mais bien peu ont été conduites avec méthode et per- 
sévérance. Si nous en exceptons quelques Mémoires importants, 
nous verrons, par l'historique de la question, combien de 
choses contradictoires ou douteuses ont été publiées sur ce 
sujet. D'ailleurs, si le nombre des recherches a été très grand, 
celui des publications n'est pas aussi étendu que l'on pourrait 
le supposer tout d'abord. Gela tient sans doute à ce que beau- 
coup de chercheurs ont envisagé plutôt la reproduction du dia- 
mant que l'étude des différentes variétés allotropiques du car- 
bone. Gonsidérée sous ce point de vue, la question était 
incomplète. 

En tenant compte de ces idées^ nous avons voulu étudier, 
d'une façon aussi générale que possible, les trois variétés de 
carbone : carbone amorphe, graphite et diamant. 

Dans les chapitres précédents, nous avons donné les résultais 
obtenus à propos des carbones amorphes et des graphites. Nous 
résumons, dans celui-ci, tout ce qui se rapporte au diamant. 

Dès le début de nos recherches, nous étions bien convaincu 
que, s'il était possible de reproduire le diamant, les premiers 
cristaux obtenus seraient microscopiques. Lorsque l'on compare 



REPRODUCTION DU DIAMANT 113 

le volume des cristaux de quariz que l'on rencontre dans la 
nature à celui des cristaux synthétiques obtenus par la belle 
méthode de M. Daubrée, on ne devait pas s'attendre à repro- 
duire, dès le début d'une étude sur le carbone cristallisé, des 
diamants de plusieurs carats. 

S'il était besoin d'un nouvel exemple, il nous suffirait de 
rappeler combien il a fallu de recherches et d'efforls successifs 
pour réaliser la synthèse de rubis présentant un certain volume, 
et ayant la coloration et la limpidité que nous rencontrons dans 
quelques rares échantillons de cette belle gemme. 

Nous avons donc poursuivi ces études en étudiant avec le plus 
grand soin et toujours au microscope, les résidus, très faibles 
parfois, obtenus dans nos expériences après les divers traite- 
ments chimiques dont nous parlerons plus loin. C'est grâce au 
microscope que nous avons pu mènera bien cette étude. 

Enfin, il s'agissait de séparer une poussière de carbone cris- 
tallisé non seulement d'un grand excès de carbone amorphe et 
de graphite, mais aussi de la silice, des silicates, de l'alumine 
cristallisée ou fondue, en un mot de tous les corps que la Chimie 
minérale pouvait nous fournir. Surce point, l'important Mémoire 
de M. Berihelot (i) nous a servi de guide et de modèle. 

On peut donner du diamant la définition suivante : corps 
simple, d'une dureté maximum, d'une densité de 3^5, brûlant 
dans l'oxygène au-dessus de 700° et dont i^^' fournit, par sa 
combustion dans l'oxygène, '3"'", 666 d'acide carbonique. 

Les trois points importants sont donc : la dureté, la densité 
et la combustion dans l'oxygène. 

Jusqu'ici, le diamant ordinaire, d'une belle limpidité, rayait 
tous les autres corps et n'était rayé par aucun. Nous avons 

(1) Berthelot. Sur les différents états du carbone. Jnn. (h- Chhn. et de Phys., 
i'^ série, t. XIX., p. 392. 

rOUR ÉLECTRIQUE. 8 



114 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



démontré que cette dureté excessive, que l'on croyait être le 
caractère particulier du diamant, se retrouvait dans quelques- 
uns des nouveaux composés que nous avons préparés dans 
notre four électrique. Le borure de carbone taille lentement le 
diamant et le carbo-siliciure de titane est d'une dureté presque 
égale au diamant transparent. Par contre, certaine variété de 
boort à cristallisation confuse, bien connue des joailliers, et le 
diamant noir, méritent toujours le titre d'à§àij-aç et leur dureté 
est supérieure aux composés que nous venons de signaler. 

Le four électrique nous a permis d'augmenter notablement le 
nombre des corps durs qui rayent le rubis avec la plus grande 
facilité. Nous citerons le siliciure de carbone, ainsi que de nom- 
breux carbures, borures, azotures, siliciures, et carbo-siliciures 
métalliques. 

On voit par ce rapide résumé, que nombre de composés 
peuvent rayer le corindon le plus dur, sans être du diamant. Le 
fait de rayer le rubis n'est donc pas un critérium de grande 
valeur. 

La densité si élevée du carbone cristallisé (3,5), ne peut aussi 
servir seule à caractériser le diamant. Certains composés du 
titane, les carbo-siliciures ou carbo-borures de formules com- 
plexes et à bases métalliques, peuvent avoir des densités égales 
ou supérieures à celle du carbone cristallisé. 

Enfin, la combustion dans l'oxygène au rouge vif, avec for- 
mation d'acide carbonique, n'est pas non plus un caractère 
suffisant. Le borure de carbone ou certains carbo-borures métal- 
liques, très durs et très denses, peuvent brûler partiellement au 
rouge avec production d'acide carbonique. La combustion dans 
l'oxygène ne prend une valeur définitive qu'en produisant une 
quantité d'acide carbonique qui, pesée, correspond au poids 
atomique du carbone. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 115 

Il faudra donc qu'un corps réunisse ces trois propriétés : 
dureté, densité et combustion dans l'oxyg-ène avec production, 
pour I ^'' de matière brûlée, de S^^ôGô d'acide carbonique, pour 
qu'il puisse être considéré comme étant du diamant. Tout essai, 
qui ne porterait que sur une seule de ces trois propriétés, serait 
incomplet et pourrait conduire à une fausse interprétation. 

Avant d'exposer mes recherches sur la reproduction du dia- 
mant, je tiens à remercier mon préparateur, M. Lebeau, qui, 
pendant tout ce travail, m'a prêté le concours le plus dévoué et 
le plus assidu. 

Historique. — Nous ne pouvons, dans ce chapitre, reprendre 
l'historique complet des essais de reproduction du diamant ; 
cette question nous entraînerait trop loin. Nous ne donnerons 
qu'un court résumé des travaux les plus importants publiés sur 
ce sujet. 

En 1828, J.-N. Gannal adressa à l'Académie des Sciences un 
Mémoire ayant pour titre : Observations faites sur l'action du 
phosphore mis en contact avec le carbure de soufre pur. Dans ce 
travail, Gannal annonçait qu'en abandonnant trois mois, sous 
une couche d'eau, du phosphore en solution dans le sulfure de 
carbone, il se formait avec facilité du carbone cristallisé dont 
certains fragments atteignaient le volume d'un grain de millet. 

Nous avons répété les expériences de Gannal, d'abord telles 
qu'elles ont été décrites, et nous n'avons jamais recueilli autre 
chose que quelques fragments de verre ou de petits grains de 
silice entièrement solubles dans l'acide fluorhjdrique. 

Nous avons ensuite varié les expériences en augmentant leur 
durée. Après six mois, un an et même cinq ans, nous n'avons 
rien obtenu. Le phosphore a été remplacé enfin par de l'anti- 
moine dans des conditions identiques, et toujours le résultat a 



116 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



été négatif. Nous n'avons jamais recueilli de cristaux visibles à 
l'œil nu et les parcelles microscopiques, séparées après épuise- 
ment par le sulfure de car}3one, puis par l'eau distillée, dispa- 
raissaient toujours dans l'acide fluorhydrique bouillant. 

Ces expériences avaient été déjà répétées par M. Gore sans 
donner aucun résultat. 

Nous ne rappellerons que pour mémoire les recherches de 
Cagniard-Latour. 

A la suite de ses études sur la volatilisation des corps réfrac- 
taires au moyen de l'arc électrique (i), Despretz chercha à 
reproduire le diamant. 

Les expériences de Despretz ont été très discutées. On sait 
que ce savant, en faisant jaillir l'arc électrique entre une élec- 
trode de charbon et une houppe de fils de platine, a obtenu une 
poussière cristalline qui rayait le rubis, et cette seule propriété l'a 
amené à considérer cette substance comme du carbone cristallisé. 

Plusieurs chimistes ont mis ce résultat expérimental en 
doute. Il est cependant très vraisemblable. Les petits points 
brillants, obtenus par Despretz, devaient être formés par des 
cristaux de siliciure de carbone, et peut-être de borure, dont la 
dureté est assez grande pour tailler le rubis avec facilité et 
même pour rayer le diamant tendre. 

L'action de l'arc électrique sur le charbon n'a jamais fourni 
de carbone cristallisé. Dans le Mémoire dont nous avons parlé 
plus haut, M. Berthelot a repris l'étude des extrémités d'élec- 
trodes des lampes à arc qui ont fonctionné pendant un certain 
temps et, après destruction du graphite, il n'a pas rencontré 
trace de diamant. 



(1) Fusion et volatilit-ation de quelques corps réfractaires sous la triple action de la 
pile voltaïque, du soleil et du chalumeau. Despretz : Covij^tes rendus de V Académie 
des Sciences, 1849, t. XXVIII, p. 755, et t. XXIX, p. 48, 545 et 709, 



REPRODUCTION DU DIAMANT J 17 

Nous ajoLiieiroiîs aussi que les petites capsules de charbon et 
les électrodes de Despretz, qui étaient restées à la Sorbonne, ont 
été examinées en 1870 par M. Berthelot. Ces capsules et les 
extrémités des électrodes étaient entièrement transformées en 
g"raphite, ainsi que Despretz l'avait annoncé, et seulement en 
g-raphite. M. Berthelot l'a établi par la transformation de cette 
variété de carbone en oxyde graphitique. 

En 1866, à la suite d'une théorie géologique de M. de Chan- 
courtois, M. Lionnet a présenté à l'Académie des Sciences wne 
Note (( Sur la production naturelle et artificielle du carbone », 
dans laquelle il indique que le sulfure de carbone est décomposé 
par un couple formé d'une feuille d'or sur laquelle est enroulée 
une feuille d'étain. Nous avons répété ces expériences et, lors- 
que le sulfure de carbone est bien pur, il ne se produit aucun 
dépôt pendant une durée de cinq années. 

Lorsque, dans l'expérience de M. Lionnet, on emploie du 
sulfure de carbone humide, on voit de petits points brillants se 
déposer sur le verre dès que la température s'abaisse ; ces 
points brillants sont formés par des gouttelettes d'eau que l'on 
pourrait prendre à première vue pour de petits cristaux. 

Nous avons étudié alors quelles étaient les conditions à réa- 
liser pour précipiter le carbone par décomposition électroly- 
tique, et nous avons démontré, précédemment, que le carbone, 
ainsi préparé, était toujours amorphe. 

Le 19 février 1880, M. J.-B. Hannay a publié sur le diamant 
une Note préliminaire ayant pour titre : Sur la production arti- 
ficielle du diamant (i), et peu après un Mémoire Sur la forma- 
tion artificielle du diamant (2). 

Dans ces recherches, M. Hannay a repris l'étude du carbone 

(1) Proceedings Royal Soc, p. 188; Edinburgh, 1880. 

(2) Proceedings Royal Soc., p. 450 ; Edinburgh, 1880. 



118 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



séparé des hydrocarbures par l'action des métaux alcalins. 
On sait depuis longtemps que cette réaction fournit à haute 
température un carbone brillant doué d'une certaine dureté. 
M. Hannay est parti d'abord de l'essence de paraffine, et, dans 
différentes expériences, les décompositions assez variables de ce 
corps ne lui ont donné aucun résultat. Il s'est adressé ensuite à 
un corps plus complexe, l'huile de Dippel. Il l'a additionnée de 
10 pour 100 d'essence de paraffine. Le métal alcalin choisi par 
M. Hannay est le lithium (i). Il chauffe le tout quatorze heures 
dans un tube en fer soudé à la forge à son extrémité, et, lors- 
que le tube n'éclate pas, il retrouve parfois de petits cristaux 
noirs ou transparents qui présentent les propriétés du diamant 
et brûlent dans l'oxyg-ène en fournissant un poids d'acide carbo- 
nique proportionnel au poids atomique du carbone. M. Hannay, 
en recueillant les gaz de la combustion, a reconnu que l'acide 
carbonique ainsi produit renfermait 3 pour loo d'azote, et il dit 
alors : 

(( De ce que le diamant n'a été obtenu qu'en présence de 
« composés azotés et du fait que le produit mixte (une partie 
« seulement des 14"""^ était transparente) contient de l'azote, je 
(( suis amené à croire que c'est par la décomposition d'un corps 
(( nitré et non d'un hydrocarbure que le diamant est produit dans 
(( cette réaction. » 

Les expériences de M. Hannay sont assez compliquées et assez 
contradictoires. La façon de séparer le diamant de la couche de 
carbone qui tapisse le tube de fer ne paraît pas très claire. Dans 
une expérience, il rencontre dans le fond du tube « un enduit 
« lisse, adhérent aux parois. N'ayant jamais obtenu ce résultat. 



(1) M. Hannaj' ne dit pas comment il a préparé le lithium dont il s'est servi dans ses 
expériences. On sait qu'avant les recherches de M. Guntz, il était impossible de trouver 
du lithium chez les marchands de produits chimiques. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 119 

« je fis scier l'extrémité du tube. La masse était noire^ on l'en- 
(( leva au ciseau : elle paraissait formée de fer et de lithium. Je 
a la pulvérisai au mortier lorsque je sentis des parties très 
« dures, quoique ne résistant pas au choc. En les examinant, 
(( je vis qu'elles étaient transparentes : c'était du diamant ». 

Il nous semble que cette masse qu'on enlève au ciseau aban- 
donne bien facilement au mortier les diamants qu'elle renferme. 
De plus, à chaque instant, M. Hannay mentionne la présence 
de silice, qui ne devrait pas se rencontrer dans ses expériences. 

Si le corps obtenu par M. Hannay est bien du diamant, il s'est 
formé sous pression, comme nous le verrons plus loin, par la 
solubilité du carbone dans un alliag-e assez facilement fusible de 
lithium et de fer, et non par l'action des composés azotés de 
l'huile de Dippel. 

Quoi qu'il en soit, j'ai voulu répéter les expériences de 
M. Hannay. 

J'ai fait préparer des tubes de fer doux étirés, qui avaient les 
dimensions suivantes : hauteur, o™,6o ; épaisseur, o"%oi4 ; dia- 
mètre intérieur, o™,oo6. J'ai placé à l'intérieur le mélange de 
lithium (je dois ce métal à l'oblig"eance de M. Guntz), d'huile de 
Dippel et d'essence de paraffine. Seulement, lorsque j'ai voulu 
fermer ce tube, en soudant le fer sur lui-même au rouge, à l'ex- 
trémité restée ouverte (ainsi que M. Hannay le conseille), je 
me suis aperçu que tous les liquides contenus dans le tube 
distillaient avant que la fermeture eût été obtenue. 

Même en entourant le tube en son milieu par un serpentin de 
plomb, traversé par un courant d'eau froide, la température, 
atteinte par l'extrémité pour arriver au blanc soudant, ne permet- 
tait pas de conserver le mélange à l'intérieur. 

Après plusieurs essais infructueux j'ai dû renoncer à repro- 
duire ces expériences. 



120 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



M. Marsden a jDublié sur la même question des expériences 
très intéressantes que nous allons résumer. 

Dans une note préliminaire Sur la pi^éparation du carbone 
adamantin (i), M. Marsden rapporte qu'il a chauffé de l'arg-ent 
ou un alliage d'arg-ent et de platine, dans une brasque de charbon 
de sucre à la température de fusion de l'acier. A cette tempéra- 
ture élevée, l'arg-ent dissout une petite quantité de carbone qu'il 
abandomne ensuite par le refroidissement. 

M. Marsden attaque le métal par l'acide azotique, et, dans le 
résidu, il recueille du carbone amorphe, du graphite et de 
petits cristaux noirs ou transparents. La quantité, ainsi obtenue, 
était beaucoup trop faible pour qu'il fût possible d'en faire la 
combustion dans l'oxygène en pesant l'acide carbonique. D'après 
M. Marsden, les propriétés de ces petits cristaux se rapproche- 
raient beaucoup de celles du diamant. M. Marsden annonce à 
la fin de son Mémoire qu'il va continuer ces expériences, mais 
il n'a pas donné suite à ses recherches. 

L'étude de M. Marsden est des plus curieuses, parce qu'il a 
très bien remarqué le grand nombre de produits différents et 
cristallisés qui peuvent se former, au moment de la solidifi- 
cation d'une masse d'argent, qui abandonne de l'oxygène, de 
l'alumine, de la silice, etc. Par exemple, dans un travail conçu 
sur le même plan et dans lequel il étudie la solubilité de la silice 
dans l'argent (2), il parle de lamelles hexagonales jaune pâle, 
qu'il a confondues d'abord avec du graphite et dont il n'a pas 
poursuivi l'étude. Ces beaux hexagones étaient le siliciure de 
carbone cristallisé Si G, qui se forme très facilement dans l'argent 
à haute température, et qui, maintenant, est préparé industriel- 
lement sous le nom de carboriindiwi . 

(1) Proccedings ofthe Royal Society, p. 20 ; Edinburgh, 1880-1881. 

(2) K. Sydney Maesden, Sur la cristallisation de la silice dans les métaux en fusion. 
Proceeclings of the Royal Society, p. 37 ; Edinburgh, 1880-1881. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 121 



Pour revenir aux expériences de M. Marsden, que j'ai répétées 
souvent, je crois que l'on peut obtenir accidentellement, en 
opérant ainsi qu'il l'indique, du diamant noir plus ou moins bien 
cristallisé. Gela peut se produire surtout lorsque l'on chauffe le 
creuset brasqué, au four à vent, avec du charbon de cornue. On 
sait que ce combustible ne laisse que très peu de cendres ; le 
feu tombe donc tout d'un coup, et, dans ce cas, un courant d'air, 
dû à l'appel violent de la cheminée, traverse avec rapidité le 
fourneau. Le refroidissement du creuset est brusque. L'argent 
contenu dans un creuset de Doulton, en g-raphite, se refroidit 
extérieurement; il se fait une enveloppe métallique résistante 
et, au moment où le milieu du creuset, non solidifié, encore 
liquide, passe de l'état liquide à l'état solide, il augmente de 
volume, comprime le peu de charbon qui reste encore en solution 
et qui tend à se déposer. Sous l'action de cette pression, il se 
produit du diamant noir. Antérieurement à cette période, tout 
l'excès de carbone s'était déposé sous forme de g^raphite. 

Nous verrons plus loin que cette expérience de la production 
du diamant noir dans l'argent, donne de bons résultats et d'une 
façon constante, en soumettant à un refroidissement brusque, 
une petite masse d'argent saturée de carbone. 

Nous n'avons jamais, par ce procédé, obtenu de diamants 
transparents. En effet, le résidu noir, séparé après attaque du 
culot d'argent par l'acide azotique, puis par l'acide sulfurique et 
enfin par l'acide fluorhydrique, fournit un mélang-e de g"raphite, 
de diamants noirs et de cristaux transparents que l'on peut, à 
première vue, prendre pour du diamant. Le graphite est amené, 
parle chlorate de potassium et l'acide azotique, à l'état d'oxyde gra- 
phitique, puis détruit; mais les cristaux transparents disparaissent 
lorsque l'on traite le résidu par le bisulfate de potassium en 
fusion. Au contraire, les cristaux noirs subsistent et présentent 



122 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



bien finalement les propriétés dû diamant noir ou carbon. 

En somme, M. Marsden a du obtenir du diamant noir, mais 
accidentellement et sans remarquer le rôle important que jouait 
la pression. 

Je tiens à répéter, en terminant, que les résultats de 
M. Marsden sont très curieux et que j'ai eu l'occasion d'en 
vérifier quelques-uns dans mes expériences. En particulier, j'ai 
obtenu avec facilité les cristaux de silice qu'il a sig-nalés dans le 
mémoire que j'ai cité précédemment. 



A. — Recherches préliminaires. 

Nos recherches antérieures sur le fluor et ses composés nous 
ont amené à entreprendre quelques expériences sur la cristalli- 
sation du carbone. 

On sait, en effet, que le fluor est un puissant minéralisateur et 
qu'il fournit, le plus souvent dans les réactions où il entre en 
jeu, des corps très bien cristallisés. Nous avons donc étudié, 
tout d'abord, les combinaisons du fluor et du carbone qui 
n'étaient pas connues jusqu'ici. 

Nous avons préparé différents fluorures de carbone et nous les 
avons dédoublés dans des conditions variées, espérant qu'une 
réaction inverse nous permettrait d'obtenir le carbone cristal- 
lisé (i). Dans toutes ces expériences de décomposition des fluo- 
rures de carbone, nous n'avons jamais préparé que du noir de 
fumée au roug-e sombre ou du graphite à haute température. 

Nous avons été conduit alors à g-énéraliser nos recherches et 



à reprendre, ainsi que nous le disions plus haut, l'étude aussi 
complète que possible des trois variétés de carbone. 

(1) H. MoisSAX. Action du fluor sur les différentes variétés de carbone. Comptes ren- 
due, t. ex, p. 276 et p. 951 (1890). 



REPRODUCTION DU DIAMANT 123 

Pour ce qui touche le diamant, nous avons pensé, dès le début 
de nos expériences, qu'un certain nombre d'études préliminaires 
devaient être entreprises méthodiquement, avant d'aborder la 
reproduction du carbone cristallisé. Dans toute question de 
recherches, la marche est identique et les travaux d'analyse 
doivent précéder les premiers tâtonnements de la synthèse. 

Dans le cas actuel, il nous semblait très important de reprendre 
l'étude aussi complète que possible, non seulement des pro- 
priétés du diamant, mais encore des conditions géologiques dans 
lesquelles il a pu se produire. De là, les recherches préliminaires 
que nous allons résumer rapidement. 

fil' 

Sur quelques propriétés nouvelles du diamant. — Les chi- 
mistes, qui ont étudié les propriétés du diamant, ont surtout porté 
leur attention sur l'action que l'oxyg-ène exerce sur ce corps à 
haute température. Bien que cette action de l'oxyg-ène fût con- 
nue depuis longtemps, on n'avait encore aucun renseignement 
sur la température exacte de la combustion du diamant. Dans 
des recherches importantes, qui ont servi à fixer le poids ato- 
mique du carbone, Dumas et Stas (i) avaient réalisé cette expé- 
rience au moyen d'un tube de porcelaine chauffé dans un four- 
neau de terre. La plupart des chimistes qui, depuis cette époque, 
ont eu à brûler du diamant, ont opéré cette combustion dans la 
porcelaine, sur une bonne grille à analyse organique (2). 

Dès le début de ces recherches, nous avons remarqué qu'il y 
avait des différences très grandes dans les températures de com- 
bustion des différents échantillons, provenant soit du Brésil, soit 
du Gap. 

Pour déterminer ces températures de combustion, nous avons 

(1) Dumas et Stas. Recherches sur le véritable poids atomique du carboae. Ann. de 
Chim. et de Phys., 3« série, 1. 1, p. 5. 

(2) Feiedel. Combustion du diamant. Bull. Soc. Chim., t. XLI, p. 100. 



124 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



employé la pince thermo-électrique de M. Le Chatelier, placée 
dans im tube en porcelaine vernissé à l'intérieur et à l'extérieur. 
La soudure se trouvait disposée sur un petit support de platine 
qui recevait le diamant à brûler. Cet appareil, fermé à chaque 
extrémité par des ajutag"es de verre, mastiqués sur le tube de 
porcelaine, permettait de voir la combustion qui s'effectuait dans 
un courant d'oxyg-ène (i). Deux petits barboteurs à eau de ba- 
ryte étaient intercalés dans l'appareil, l'un après l'oxygène 
pour s'assurer de sa pureté, l'autre après le tube de porcelaine 
pour reconnaître le commencement de la combustion. 

Lorsque l'on élève la température dans ces conditions, la 
combustion du diamant, accusée par l'aclion de l'acide carboni- 
que sur l'eau de baryte, se produit d'abord lentement et sans déga- 
gement visible de lumière. Mais, si l'on dépasse ce point de [\o° à 
5o", la combustion se fait avec éclat et le fragment est entouré 
par une flamme très nette. 

Un autre fait assez curieux a été remarqué dans ces expé- 
riences. Au moment où la combustion du diamant se produit, 
on a toujours vu apparaître à sa surface de petites plaques 
opaques qui indiquent que la transformation du carbone trans- 
parent en carbone noir s'effectue en même temps que la 
combustion se continue. 

Voici le résultat de nos expériences : 

N" 1. Carbon de couleur ocreuse : brûle avec flamme à une tempéra- 
ture de 690». 

N° 2. Carbon noir très dur, à aspect chagriné : brûle avec flamme à 
une température comprise entre 710° et 720°. 

(1) L'oxygène était préparé au laboratoire avec nn mélange de chlorate de potas- 
sium et de bioxyde de manganèse, ce dernier a3'ant été fortement calciné au préalable. 
Avant chaque combustion, on faisait l'analyse de cet oxygène au moyen du pyrogallate 
de potassium. Pour être employé, il ne devnit pas contenir plus de 3 pour 100 de 
gaz éti-angers. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 125 

N" 3. Diamant transparent du Brésil : commence à brûler sans flamme 
à la température de 760° à 770". 

N"4. Diamant transparent du Brésil nettement cristallisé : commence à 
brûler sans éclat entre 760° et 770°. Ce diamant, qui pesait environ 
1 carat, avait été chauffé préalablement dans une brasque en charbon à 
la température ordinaire du chalumeau à oxygène, et il était recouvert 
d'une légère couche noire inattaquable par l'eau régale. Cette couche 
superficielle a disparu un peu avant la température de combustion du 
diamant. 

N° 5. Diamant taillé du Cap : commence à brûler sans éclat à la tem- 
pérature do 780° à 790°. 

N° 6. Boort du Brésil : commence à brûler sans éclat à la température 
de 790° et brûle avec flamme à 840°. 

N° 7. Boort du Cap : brûle sans éclat à 790° et avec flamme à 840°, 
comme le précédent. 

N° 8. Un fragment de boort très dur, impossible à tailler, rayant les 
meules d'acier sans être entamé par l'égrisée, n'a commencé à brûler 
sans flamme qu'à 800° et avec flamme à 875°. 

Nous avons étudié ensuite l'action de différents corps gazeux 
sur le diamant. Ces expériences étaient faites avec des g'az 
préparés avec le plus grand soin et surtout bien exempts d'oxy- 
gène. Le diamant sur lequel on expérimentait était placé dans 
un tube de platine, au milieu d'une petite nacelle de même métal. 
On se servait de diamants taillés et bien transparents, afin de 
mieux juger de la moindre action chimique. 

Chauffés dans l'hydrog'ène à 1200", les diamanis du Gap ne 
changent pas de poids. M. Moren avait déjà indiqué que, dans 
l'hydrogène au rouge blanc, le diamant ne présentait pas de 
modification (i). Lorsque l'on opère sur des pierres taillées, un 
peu jaunâtres, il arrive le plus souvent qu'elles changent légè- 
rement de teinte ; elles s'éclaircissent et deviennent d'un jaune 

(1) Moren. Oom2)tcs rendus, t. LXX, \>. 990. 



126 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



plus pâle. Mais, parfois aussi, elles perdent de leur limpidité et 
deviennent laiteuses. 

Le diamant maintenu au rouge dans un courant de fluor ne 
change pas de poids, tandis que le graphite est attaqué au 
rouge sombre et le noir de fumée à la température ordinaire (i). 

Le chlore sec n'agit pas sur le diamant entre i ioo° et 1200°; 
il n'a aucune action sur les diamants taillés du Cap qui ne chan- 
gent ni de poids ni de couleur. Il en est de même du gaz acide 
fluorhydrique dans les mêmes conditions. 

La vapeur de soufre n'attaque le diamant qu'avec difficulté. 
Il faut chauffer à la température de 1000°, prise à la pince 
thermo-électrique, pour que cette réaction puisse se produire. 
Mais, avec le diamant noir, la formation du sulfure de carbone 
se produit facilement dès la température de 900°. 

La vapeur de sodium est sans action sur le diamant à la tem- 
pérature de 600°. Le fer, amené à l'état liquide, se combine éner- 
giquement au diamant et fournit une fonte qui, par refroidisse- 
ment, laisse déposer du graphite. Le platine fondu s'y combine 
aussi avec rapidité à très haute température. 

Le bisulfate de potassium et les sulfates alcalins en fusion 
n'attaquent pas le diamant. Il en est de même pour le sulfate de 
chaux qui, à 1000°, n'a pas été réduit. 

L'action des corps oxydants a déjà été étudiée avec soin. Il 
nous suffit de rappeler la séparation des différentes variétés de 
carbone indiquée par M. Berthelot, au moyen de chlorate de 
potassium et de l'acide azotique. Dans un travail important, 
M. Ditte (2) a démontré que l'acide iodique anhydre attaque, à 
260°, toutes les variétés de carbone sauf le diamant. 

(1) Henri Moissan. Action du fluor sur les différentes variétés de carbone. Comptes 
rendus^ t. CX, p. 276. 

(2) A. Ditte. Becherches sur l'acide iodhydrique et ses ijrincqymix composés métal- 
liques. Thèse de la Faculté des Sciences de Paris, 1870. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 127 

Le chlorate de potassium ainsi que le nitrate en fusion, sont 
sans action sur le diamant, tandis que le carbon, comme l'a 
établi M. Damour, est attaqué dans ces conditions. 

Une réaction curieuse nous a été présentée par les carbonates 
alcalins. Lorsque l'on maintient un diamant dans du carbonate 
de potassium ou de sodium en fusion à une température com- 
prise entre 1000° et 1200°, il disparaît rapidement en donnant de 
l'oxyde de carbone. Cette réaction nous a conduit à rechercher si 
le diamant ne contenait pas une petite quantité d'hydrogène qui, 
dans ce cas, pourrait se dégager sous forme gazeuse et être 
facilement caractérisée. 

Voici comment l'expérience était disposée : une nacelle de 
platine, renfermant le carbonate alcalin absolument sec et le dia- 
mant, était placée dans un tube de porcelaine, vernissé à l'intérieur 
et à l'extérieur, et dans lequel on avait fait le vide après l'avoir, 
au préalable, rempli d'acide carbonique. On portait ensuite le 
tube à la température de 1100° à 1200°, et l'on recueillait le 
mélange gazeux qui se dégageait pour en faire l'analyse. 

Une solution de potasse enlevait l'acide carbonique. L'oxyde 
de carbone était absorbé par le sous-chlorure de cuivre en solu- 
tion, et le faible résidu restant, additionné d'oxygène, ne variait 
pas de volume sous l'action de l'étincelle. Nous estimons que l'on 
peut conclure de cette expérience que le diamant essayé ne ren- 
fermait pas d'hydrogène ou d'hydrocarbure gazeux. 

Nous croyons cependant que cette étude mériterait d'être 
reprise avec un poids plus important de diamants et surtout 
avec cette variété de diamant qui prend une si belle fluorescence 
lorsqu'on l'éclairé avec la lumière bleue. Ces diamants fluores- 
cents renferment peut-être quelques traces de carbure d'hydro- 
gène. 

Nous pouvons conclure de ces premières expériences que la 



128 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



température de combustion du diamant est variable avec les 
différents échantillons : elle oscille entre 760° et 876°. En géné- 
ral, plus le diamant est dur, plus sa température de combustion 
est élevée. Cette variation du point de combustion étaWit donc 
bien l'existence de plusieurs variétés de carbone diamant. Si le 
diamant résiste à 1200°, au chlore, à l'acide fluorhydrique, à 
l'action de différents sels, par contre, il est facilement attaqué à 
cette température par les carbonates alcalins, et cette décompo- 
sition, sous forme gazeuse, nous a permis d'établir que l'échan- 
tillon étudié ne renfermait pas d'hydrogène ou d'hydrocarbure. 

Analyse des cendres du diamant. — A la suite de ces pre- 
mières recherches, nous avons pensé qu'il était indispensable de 
caractériser les matières minérales qui forment les cendres du 
diamant. Déjà Dumas avait fait remarquer combien il serait 
utile, pour savoir dans quel milieu le carbone avait pu cristal- 
liser, de connaître les traces d'impuretés que renfermaient ces 
cristaux. 

Cette quantité de cendres étant excessivement faible pour les 
cristaux d'une belle limpidité, je me suis adressé au boort qui 
est d'une valeur moins grande et qui contient plus de matières 
étrangères que les pierres incolores. 

La méthode analytique employée variait suivant le cor])s à 
reconnaître. Mais ce sont surtout les études micro-chimiques qui 
nous ont permis d'établir quelques réactions d'une grande net- 
teté. Nous avons employé aussi l'analyse spectrale, mais la pré- 
sence du fer, qui donne au spectroscope un si grand nombre de 
raies, compliquait sing-ulièrement ces recherches. Cette dernière 
méthode nous a surtout permis de contrôler l'existence de 
quelques traces de corps simples, mis en évidence par les réac- 
tions micro-chimiques . 



REPRODUCTION DU DIAMANT 129 

Le fera été caractérisé par le sulib-cyanure de potassium. On 
agissait soit sur la solution chlorhydrique ou sulfuriquc des 
cendres, soit sur une solution acide, après fusion avec une trace 
de carbonate de soude absolument pur. 

La silice était décelée au moyen de la perle de sel de phos- 
phore. On reconnaissait ainsi à la loupe une trace de silice 
insoluble au milieu de la perle. C'est la réaction la plus sensible 
que nous ayons trouvée pour ce corps. 

Le titane était recherché au moyen de la réaction de M. Léwy : 
action de l'acide titanique sur la morphine en solution dans 
l'acide sulfurique (i). On opérait soit directement sur les cendres, 
soit après attaque au bisulfate. 

Le calcium était reconnu au microscope, grâce à la formation 
d'oxalate de chaux cristallisé. 

Le magnésium se caractérisait de même au microscope par 
la production de phosphate ammoniaco-magnésien. 

Tous les fragments de diamant, avant d'être brûlés dans 
l'oxygène, étaient traités par l'acide fluorhydrique, puis par 
l'eau régale bouillante, enfin lavés à l'eau et séchés à l'étuve. 
Nous ne donnerons pas le poids des cendres lorsqu'il était infé- 
rieur à Y milligramme. 

N° 1. — Boort du Gap : aspect gras, coloration violette, cristallisation 
tourmentée. D = 3,49, P = 0,387. Cendres : 0,0005, correspondant à 
0,13 pour 100 de boort. Les cendres sont blanches, sauf un point ocreux; 
elles sont très légères et ont conservé la forme générale du cristal, tout 
en présentant l'aspect de feuillets entr'ouverts. 

Fer Abondant, caractérisé directement et avec facilité 

sur la solution chlorhydrique des cendres. 
Silicium Réaction très nette par la perle. 

(1) LÉWY. Contribution à l'étude du. titane. Thèse de la Faculté de Paris, 1891, et 
Comptes rendus, 29 novembre, 13 décembre 1886, 

FOUR ÉLECTRIQUE. 9 



130 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Calcium Traces par l'oxalate de chaux, vérifié au spec- 

troscope. 

Magnésium Réaction très nette, mais très faible, par le phos- 
phate ammoniaco-magnésien . 

N''2. — Deux morceaux de boort du Cap: aspect gras, pointement cris- 
tallin, couleur gris fer. D = 3,49, P =0,146. Cendres très faibles, d'un 
poids inférieur à ^ milligramme, de couleur ocreuse, ayant conservé la 
forme primitive du cristal. Fer abondant. Silicium très net par la perle. 
Pas de titane. Calcium : traces. Magnésium : traces. 

N° 3. — Boort du Cap : aspect gris fer. D =3,48, P = 0,093. Cendres 
très faibles, d un blanc gris. Fer : réaction caractéristique. Silicium : 
réaction très nette. 

N° 4. — Boort du Cap : forme cubique, faces courbes. D = 3,48, 
P = 0,100. Fer et titane : réactions très nettes. 

N° 5. — Boort du Cap (Kimberley) : aspect gras, brillant. P = 0,212. 
Cendres blanches, légèrement ocreuses sur le bord. Fer très net; pas 
de titane . 

N°6. — Boort du Cap (Jagersfontein) : couleur rougeâtre, aspect gras. 
P = 0,272. Cendres ocreuses assez abondantes. Silicium; fer abondant, 
titane 1res net. 

IN" 7. — Carbon du Brésil : d'une grande dureté ; aspect d'anthracite. 
D = 3,50, P = 0,0397. Cendres dont le poids est inférieur à 0'^"',b, 
mais en plus grande quantité, comparativement, que le n° 3. Ces 
cendres sont d'une couleur rouge brique, très dures et d'un aspect gra- 
nuleux. 

Fer Réaction très nette, forme la majeure partie des 

cendres ; peut être caractérisé par le ferro- 
cyanure et même par la perle de borax. 

Calcium En très petite quantité. Vérifié au spectroscope. 

Magnésium . Douteux. 

Titane Néant. 

N° 8. — Carbon du Brésil : de couleur noire, d'aspect chagriné, pré- 
sentant au microscope des stries alternativement blanches et noires. 
P = 0,354. 11 a fourni, après la combustion : cendres, 0,017, soit 4,8 



REPRODUCTION DU DIAMANT 13i 

pour 100. Il nous a été possible de faire une analyse quantitative de ces 
cendres ; voici les résultats obtenus : 

Pour 100 Pour 100 

(le ceiHlres. de carbon. 

Sesquioxyde de fer 53,3 2,2 

Silice 33,1 1,4 

Chaux 13,2 0,6 

Magnésie Traces. » 

N°9. — Boort du Brésil : fragments rouges. Surface cristalline renfer- 
mant des veines transparentes de couleur ocreuse. D = 3,49, P = 0,130. 
Cendres très faibles, inférieures à 0™'",5, à feuillets blancs et ocreux. 
Ces cendres, plus difficilement attaquables que celles du carbon, ont dii 
être reprises par le carbonate de potassium. 

Fer Réaction très nette par le sulfocyanure et le ferro- 

cyanure. 

Silicium Abondant par la réaction de la perle. 

Magnésium Douteux. 

Calcium Très faible. 

Titane Néant. 

N° 10. — Boort du Brésil : fragments verts, transparents, très 
réfringents, présentant quelques faces cristallines très nettes. D =:3,47, 
P = 0,093. Cendres insignifiantes, légèrement jaunâtres. Les diamants, 
tout à fait transparents, ont seuls donné une quantité de cendre plus faible. 

Fer Néant. 

Silicium Réaction nette à la perle. 

N° 11. — Diamant du Cap taillé : très légèrement jaunâtre, belle limpi- 
dité, fluorescent. D = 3,51, P = 0,126. Cendres à peine visibles; le fer 
a pu être caractérisé avec une grande netteté. 

En résumé, tous les échantillons de boort et de diamant du 
Cap que nous avons étudiés renfermaient du fer. Ce métal for- 
mait, du reste, la majeure partie des cendres. Nous l'avons 
retrouvé dans les cendres du carbon et du diamant du Brésil, 



132 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



sauf une variété de boort de couleur verte, qui en était totale- 
ment dépourvue. Enfin, nous avons caractérisé, dans tous ces 
échantillons, l'existence du silicium, et, dans la plupart, la pré- 
sence du calcium. Nous rappellerons que M. Daubrée a indiqué 
l'existence de ce métal alcalino-terreux dans certains fers tels 
que ceux d'Ovifak. 

Etude de la terre bleue du cap. — On sait que les diamants 
se rencontrent, au Gap de Bonne-Espérance, dans d'immenses 
puits remplis d'une brèche serpentineuse contenant plus de qua- 
tre-vingts espèces minérales et ne renfermant que ôoo™'"" à i oo™°^' 
de carbone cristallisé par mètre cube. On n'a recherché d'abord, 
dans cette terre bleue, comme on l'appelle au Cap, que les dia- 
mants d'une certaine grosseur et pouvant être triés à la main. 
Lorsque l'exploitation s'est transformée et que les machines ont 
remplacé le travail de l'homme, on a pu séparer, à l'aide de ta- 
mis assez fins, des diamants beaucoup plus petits; mais, jusqu'à 
présent, on ignorait la présence de diamants microscopiques 
dans cette brèche serpentineuse. Ces derniers, peu importants 
au point de vue commercial, m'intéressaient tout particulière- 
ment au sujet de la reproduction de cette variété de carbone. 

J'ai pu me livrer à cette étude grâce à l'obligeance de M. de 
Monmort, auquel je suis heureux d'adresser ici tous mes remer- 
cîments et qui a bien voulu, lors de notre dernière Exposition 
universelle, me procurer les éléments nécessaires pour cette 
étude. Ces échantillons provenaient de la mine d'Old de Beer's. 

Pour mettre en évidence les diamants microscopiques que 
renferme cette brèche serpentineuse, il a fallu détruire toutes 
les autres substances minérales qui accompagnent cette pierre 
précieuse. 

Deux kilogrammes de cette terre bleue ont été divisés par por- 



REPRODUCTION DU DIAMANT 133 

lions de 25o^'' et traités par un excès d'acide siilfuriqiie bouillant 
pendant douze heures. Après refroidissement, on a lavé à l'eau 
puis on a attaqué par l'eau rég-ale. Un nouveau lavage a enlevé 
une grande quantité de parties solubles et le résidu a été placé 
dans une capsule de platine et traité par un grand excès d'acide 
fluorhydrique bouillant. Le résidu était formé d'une centaine de 
grammes de matière ; on a séparé à la pince quelques gros 
fragments inattaqués et les rubis les plus volumineux. On traite 
ensuite par l'acide sulfurique bouillant, on lave à l'eau, on sèche, 
puis on reprend par l'acide fluorhydrique, et cette double 
attaque est répétée douze à quatorze fois ; elle a pour but d'enle- 
ver principalement l'alumine cristallisée, dont il est très difficile 
de se débarrasser. 

Il ne restait plus alors que 0,094 de substance, et ce résidu 
a été repris quinze fois par un mélange de chlorate de potassium 
et d'acide azotique monohydraté pour détruire le graphite. Ce 
résidu final, après lavage à l'acide fluorhydrique, puis à l'acide 
sulfurique bouillant, est alors fractionné au point de vue de la 
densité de la substance qu'il contient, avec le bromoforme 2,9 
et l'iodure de méthylène 3,4- 

Nous rappellerons que l'étude microscopique du résidu a été 
suivie pendant toute la préparation. 

Avant les attaques au chlorate de potassium, nous avons net- 
tement reconnu la présence du graphite en beaux cristaux bril- 
lants hexagonaux ou lamelleux^ présentant parfois l'apparence 
de petites cupules. Nous avons aussi rencontré des fragments 
plus volumineux, ayant une certaine épaisseur et présentant en 
creux des impressions triangulaires. Ce graphite nous a fourni, 
au chlorate de potassium, un oxyde graphitique de couleur ver- 
dâtre, qui est passé au jaune et que nous avons détruit par 
l'acide sulfurique, pour éviter sa transformation en oxyde pyro- 



134 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



graphitique par déflagration. Nous rappellerons que le graphite 
de la fonte, ainsi que l'a indiqué M. Berthelot, produit aussi un 
oxyde g-raphitique de couleur verdâtre. 

En même temps, noiis avons pu isoler un graphite ayant la 
propriété de se désagréger dans l'acide sulfurique à 200", en 
produisant un foisonnement considérable (i). 

Lorsque l'on examine le résidu, d'une densité supérieure à 
3,4, qui reste au fond de l'iodure de méthylène, après tous ces 
traitements, on reconnaît au microscope qu'il est formé de plu- 
sieurs substances : 

1° D'une matière d'un jaune ambré en masses irrégulières; 

2° De Carbon ou diamant noir; 

3° De diamants microscopiques ; 

4° De petits cristaux transparents qui ne brûlent pas dans 
l'oxygène, qui se présentent sous forme de prismes allongés 
qui ne sont pas fluorescents dans la lumière violette et qui agis- 
sent sur la lumière polarisée. 

Les fragments de substance jaune qui ont résisté à un traite- 
ment si énergique sont doués d'une certaine transparence ; 
quelques-uns possèdent des trous présentant l'aspect d'un carré 
et dans lesquels des cristaux devaient être inclus. Chaufl'éc à 
1000°, cette matière laisse un résidu gris, lég"èrement attirable à 
l'aimant et contenant une g-rande quantité de fer. Nous avons 
rencontré la même matière dans les anfractuosités de gros dia- 
mants naturels et dans certains de nos culots de fonte qui nous 
ont servi à reproduire le diamant. 

Les morceaux de diamant noir, que nous avons rencontrés au 
microscope, dans la terre bleue du Cap, sont arrondis, rarement 
chagrinés; quelques-uns présentent des angles droits; d'autres 






(1) Nous avons indiqué précédemment, à propos de nos recherches sur le graphite, 
comment il est possible de préparer cette nouvelle variété. 



KEPRODUCTION DU DIAMANT 



135 



ont des arêtes courbes et rappellent des pointements d'octaèdre 
(fig-. 19 A); certains possèdent un éclat gras très net. Il en existe 
aussi en frag'ments noirs irréguliers et pointillés. Leur densité 





Fia. 10. — Diamants microscopiques du Cap. Gr. en diamètre : 100 d. 

varie entre 3 et 3,5 ; ils rayent le rubis et brûlent dans l'oxy- 
gène à looo". 

Les diamants transparents ont des proportions excessivement 
variables ; quelques-uns sont à peine visibles au microscope 
avecun grossissement de 5oo diamètres. Les uns sont arrondis et 
ce sont les plus nombreux (fig-. 19, B); les autres ont des appa- 
rences cristallines très nettes (fig". 20, B), et certains se présen- 




/f 



ifa^^t ^> 






Fig. 20. — Diamants microscopiques transparents du Cap. Gr. : 100 d. 

lent sous la forme de g'outtes transparentes (fig'. 20, A et C) pos- 
sédant des stries et des impressions triangulaires ; ils brûlent 
dans l'oxygène en donnant de l'acide carbonique et ils rayent 
le rubis avec la plus g-rande facilité. En même temps que ces 
diamants, on rencontre, mais en petit nombre, des frag-ments de 
boort et de diamant enfumé. 



136 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Certains des cristaux transparents, qui se présentent sous 
forme de prismes allong'és, renferment de la silice ; on peut les 
détruire, ainsi que la substance d'un jaune ambré dont nous 
avons parlé précédemm-cnt, par deux attaques faites avec soin 
au bisulfate de potassium_ fondu, puis par un traitement à l'acide 
fluorhydrique, et enfin à l'acide sulfurique. 

En résumé, notre étude de la terre bleue du Gap nous a 
amené à y découvrir l'existence de nom_breux diamants micros- 
copiques, du boort, du carbon ou diamant noir sous ses formes 
diverses et de densité variable, et enfin du g-raphite. 

La quantité de graphite contenue dans la terre bleue est 
certainement supérieure à la quantité de diamant que l'on peut 
y rencontrer, et ces cristaux de graphite sont séparés les uns 
des autres. 

Je tiens à faire remarquer, en terminant, que la découverte 
du carbon ou diamant noir, dans la terre bleue, appartient à 
M. Couttolenc (i) qui a fait connaître sa présence dans la mine 
d'Old de Beer's. Bien que mon étude analytique fût faite depuis 
deux années, je n'avais encore rien publié sur ce sujet, et l'anté- 
riorité en revient incontestablement à M. Couttolenc. 

Etude des sables diamantifères du Brésil. — Grâce à l'obli- 
g-eance de M. Lacroix, professeur au Muséum d'Histoire natu- 
relle, nous avons pu rechercher si les sables diamantifères du 
Brésil renfermaient aussi des diamants microscopiques. 

4''^,5oo de sable ont été tamisés, et nous ont donné i,35o^'' de 
poudre presque entièrement formée de silice. 



(1) Examen de la terre diamantifère de la mine d'Old de Beer's, par M. Couttolenc 
[Société d'Hutolre naturelle d' Autun, 5^ Bulletin, p. 127 ; décembre 1892). Si ce savant 
n'a pas reconnu l'existence des diamants microscopiques^ cela tient à ce que, dans son 
traitement de la terre bleue, il a fait intervenir une fusion à la soude- caustique qui est 



REPRODUCTION DU DIAMANT i37 

L'attaque en est très long-uc, et ce n'est qu'après une douzaine 
de traitements alternés à l'acide fluorhydrique et à l'acide sulfu- 
rique bouillants que l'on est arrivé à un résidu de 2^'". 

La substance est alors traitée par le fluorliydrate de fluorure 
de potassium en fusion, puis attaquée par le bisulfate de potas- 
sium. 

Ce résidu renfermait des parcelles déchiquetées en voie d'at- 
taque, de petits grains transparents, quelques paillettes d'or et de 
platine natifs et de petits cristaux noirs, brillants, ayant l'aspect 
du graphite. On a séparé quelques-uns de ces derniers et on les 
a transformés en oxyde g-raphitique qui, par déflagration, a 
donné de l'oxyde pyrographitique. 

Après avoir caractérisé le graphite, tout le résidu a été traité 
par l'iodure de méthylène. La partie plus dense que l'iodure de 
méthylène a été séparée et traitée à nouveau par le fluorliydrate de 
fluorure, puis par le bisulfate. Une attaque à l'eau régale a fait 
disparaître les métaux précieux. 

Nous avons pu séparer ensuite des fragments noirs et des 
fragments transparents n'ayant pas d'action sur la lumière pola- 
risée, qui ont brûlé complètement dans l'oxygène, en fournis- 
sant un précipité blanc dans l'eau de baryte. 

Ce résidu renfermait aussi des grains brillants agissant sur la 
lumière polarisée, de forme allongée, à surface corrodée, incom- 
bustibles, et qu'on a pu faire disparaître à la longue par des 
attaques successives. 

Ce sable du Brésil contient donc du diamant noir à surface 
chagrinée (fîg. 2 1 , B), des diamants transparents (A et G) dont la 
forme était irrégulière, et enfin du graphite, ainsi que nous 
l'avons démontré plus haut. Il existe donc dans la nature, soit 

toujours plus ou moins carbonatée ; j'ai démontré précédemment que le diamant est 
détruit avec facilité par les carbonates alcalins en fusion. 



138 



LE FOUR ELECTRIQUE 



au Gap, soit au Brésil, des diamants microscopiques noirs ou 
transparents, et, dans les deux cas, ces parcelles de carbone, à 
densité élevée, sont accompagnées de graphite. 





FiG. 21. — Diamants microscopiques du Brésil. Gr. : 100 d. 

Etude de la météorite de Canon Diablo . — Après la curieuse 
présentation à l'Académie des Sciences de la météorite de F Ari- 
zona par M. Mallard (i), nous avons pu nous procurer des 
échantillons de cette météorite et entreprendre l'étude du car- 




FiG. 22. — Météorite de Cauon Diablo. Gr. : 3 d. 



bone qu'elle renferme. Nous n'avons pas publié de suite ces 
résultats et nous devons rappeler l'intéressante communication 
de M. Friedel (2 ) sur ce sujet. Ce savant a établi le premier 

(1) Mallakd. Sur le fer natif de Canon Diablo. Comptes rendus, t. C'XIV, p. 812^ 
4 avril 1892. 

(2) Fbiedel. Sur l'existence du diamant dans le fer météorique de Canon Diablo. 
Comptes rendus, i. CXV, p. 10.S7, 12 décembre 1892. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 139 

l'existence do carbon dans la méléoriie de Canon Dialjlo. 

Parmi les différents échantillons soumis à l'analyse, il y en 
avait un très important, ne pesant, il est vrai, que f\^%2i(], mais, 
présentant très nettement une pointe, d'une grande dureté, sur 
laquelle une meule d'acier n'avait aucune prise. Lorsque l'on 
examine attentivement cet échantillon, on voit que le fragment 
qui raye l'acier est entouré d'une gaine noire qui est formée de 
carbone et de carbure de fer (fig. 22). 

Cet échantillon est attaqué par l'acide chlorhydrique bouil- 
lant, jusqu'à ce qu'il ne reste plus trace de fer; on obtient alors 
un mélange contenant : 

1° Du charbon très lég'er, en poussière impalpable, mettant 
douze heures pour tomber au fond de l'eau et qui provient peut- 
être de la décomposition des carbures de fer ; 

2° Un charbon en frag'ments très minces, rubanné, de couleur 
marron au microscope, paraissant déchiqueté, et qui semble avoir 
été fortement comprimé ; 

3° Un charbon dense, se présentant surtout sous forme de frag'- 
ments arrondis et mêlé à de petits morceaux de phosphure de fer et 
de nickel à reflets mordorés (i). 

Ce mélange est repris alternativement par l'acide sulfurique 
bouillant etl'acidefluorhydrique; sa densité est alors assez grande 
pour qu'une partie tombe au fond de l'iodure de méthylène. 

On fait subir, à ce dernier résidu, huit attaques au chlorate 
de potassium et à l'acide azotique. Les fragments, de couleur 
foncée, disparaissent peu à peu, en même temps qu'une petite 
quantité de fer entre en solution. Finalement, il ne nous est 
resté que deux fragments jaunâtres, absolument identiques, 
présentant un aspect g'ras, très net, ne possédant pas d'impres- 

(1) Ce phosphure de fer et de nickel présente, d'après M. Friedel, tous les caractères 
de la schrelbersite. 



140 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



sions triangulaires, et dont la surface, rugueuse et tourmentée, 
rappelle la cristallisation contrariée du boort (i). 

Ces deux fragments tombent au fond de l'iodure de méthy- 
lène ; ils rayent nettement le rubis et l'un d'eux, brûlé dans 
l'oxygène, a laissé des cendres conservant encore la forme du 
frag-ment, de couleur ocreuse et dans lesquelles il a été possible 
de caractériser la présence du fer. 

Le plus gros diamant (fîg-. 2^) mesurait o"™,7 sur o™™,3; il 




FiG. 23. — Diamant transparent de Caîïon Diablo. 

possédait une teinte jaune, une surface rugueuse et se laissait 
traverser parla lumière. 

Dans un autre échantillon, nous avons rencontré, à côté du 
carbone dense, dont nous venons de parler, mélangée à des 
phosphures et à des sulfures de fer et de nickel, une substance 
cristalline formée de dendritcs, d'une couleur grise, plus mate 
que le platine et qui n'a pas disparu dans le traitement à l'acide 
fluorhydrique et à l'eau régale. Nous y avons rencontré aussi 
quelques fragments de diamant noir à surface chagrinée ou 
brillante, d'une densité voisine de 3, et qui brûle dans l'oxygène 
à 1000°. 

Il ne faut pas confondre, avec ce carbon, quelques parcelles 

(1) Les lapidaires donnent le nom de boort au diamant quelquefois transparent dont 
la cristallisation irrégulière ne permet pas de clivage facile et qui n'est pas usé par 
l'égrisée sur les meules d'acier. 



REPllODUCTION DU DIAMANT 141 

d'oxyde de fer mag"nétique, incombustible bien entendu dans 
l'oxyg-ène, et tout à fait inattaquable par l'acide sulfurique (i), 
ce qui se produit pour l'oxyde Fe^ 0^ obtenu à haute température. 
Il est d'ailleurs curieux de voir combien cette météorite de 
Canon Diablo manque d'homogénéité. Nous avons pris, par 
exemple, deux échantillons sur le même fragmenta i"™ de dis- 
tance ; soumis à l'analyse, ils nous ont fourni les chiffres suivants : 

N» 1. N» 2. 

Fer 91,12 95,06 

Nickel 3,07 5,07 

Silice 0,050 ' » 

Insoluble 1,47 0,06 

Magnésie Traces » 

Calcium Néant » 

Phosphore 0,20 » 

Soufre Néant » 

Les deux échantillons qui contenaient du carbone, en quantité 
variable, se trouvaient ne pas renfermer de soufre. 

Une autre météorite de la même provenance, qui ne nous a 
pas fourni trace de carbone, nous a donné, sur des fragments 
pris à quelques centimètres de distance, la composition suivante : 

N° 1. N° 2. 

Fer 91,09 92,08 

Nickel 1,08 7,05 

Silice 0,05 » 

Insoluble Néant . » 

Magnésie Néant » 

Calcium Néant » 

Phosphore Non dosé » 

Soufre 0,45 » 

(l) Pour arriver à mettre en solution ces petits fragments d'oxyde magnétique stable, 
il a fallu deux attaques successives de quinze minutes au bisulfate de sodium fondu. 



142 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Un troisième échantillon de 20^^,200 ne nous a donné que 
trois parcelles de diamant noir, sans diamant transparent. 

En résumé, le fragment de la météorite de Canon Diablo que 
j'ai étudié, renfermait du diamant transparent, du diamant noir 
ou Carbon, et un charbon marron d'une densité assez faible. 

J'ajouterai que, dans certains échantillons, j'ai pu aussi carac- 
tériser la présence du graphite sous forme de petits amas 
possédant un aspect gras. Ce g^raphite a été transformé en oxyde 
graphitique facilement reconnaissable au microscope, et qui a 
déflagré par une élévation de température. Le diamant trans- 
parent peut donc se rencontrer dans d'autres planètes que la 
terre, si le fer de Canon Diablo est une météorite ; dans cet 
échantillon, il se trouve au milieu de la masse métallique. 

Fer de Novy-Urej ^ Krasnoslobodsk, gouvernement de Penza, 
Russie (tombé le 28 août 1886). — Petit fragment de couleur 
foncée, présentant au microscope quelques pointements de 
couleur bronze ; son poids était de o^^',4io. 

Cette météorite est charbonneuse et non pas holosidère. On 
sait que c'est la première météorite dans laquelle MM. Jerofeïeff 
et Latchinof ont découvert l'existence du diamant noir. 

L'attaque par l'acide chlorhydrique étendu est assez lente, et 
l'on reconnaît de suite, en examinant le dépôt au microscope, 
qu'on est en présence d'une météorite riche en matière siliceuse. 

Au premier traitement par l'acide sulfurique bouillant, la 
matière se désagrège et finalement, dans le fluorhydrate de 
fluorure en fusion, toute matière siliceuse disparaît. On recon- 
naît au microscope l'existence de petites masses irrégulières de 
couleur foncée. 

Après le traitement au chlorate de potassium et à l'acide 
nitrique, nous n'avons pas, au microscope et à la déflagration, 
trouvé trace d'oxyde g raphitique. Il ne faut pas oublier cepen- 



REPRODUCTION DU DIAMANT 143 

dant que récliantilloii que nous avons étudié ne pesait pas 
même un demi-gramme. 

Après une nouvelle attaque au fluorhjdrate de fluorure puis à 
l'acide sulfurique bouillant, nous avons reconnu, au micros- 
cope, un résidu de couleur foncée, ayant l'aspect du diamant 
noir, et constitué par des agglomérations de petites masses granu- 
lées. Tous ces grains noirs brûlent dans l'oxygène à looo" et un 
petit grain transparent, qui avait résisté à toutes ces attaques, a 
été trouvé intact après la combustion. 

Nous ajouterons que ces petites parcelles de diamant noir 
tombent au fond de l'iodure de méthylène. 

Ces expériences ne fond que confirmer celles de MM. Jero- 
feïeffet Latchinof. Le fer de Novy-Urej renferme du diamant noir. 



TECHNIQUE DE CES RECHERCHES 

En prenant le problème de la séparation d'un mélange des 
différentes variétés de carbone avec tous les corps que la chimie 
minérale peut nous fournir, la question, à première vue, semble 
presque insoluble. Il est cependant assez facile de séparer 
quelques dixièmes de milligramme de diamant, d'un kilo- 
gramme de matière étrangère. Nous en avons donné un exemple 
à propos de l'étude de la terre bleue du Gap. 

Le diamant et le graphite sont en efïet assez inattaquables par 
la plupart des réactifs, pour que des traitements réitérés à l'acide 
fluorhydrique concentré, puis à l'acide sulfurique bouillant, puis- 
sent enlever la plupart des substances minérales. Tous les sili- 
cates disparaissent facilement. L'alumine fondue ou cristallisée 
et le fluorure d'aluminium cristallisé finissent par se ronger, se 
déchiqueter et se dissoudre. Quand il s'agit de composés tels que 
l'acide titanique, on peut avoir intérêt à traiter par l'acide 



144 . LE FOUR ÉLECTRIQUE 



nitrique puis par l'ammoniaque. La séparation du résidu solide 
se fera toujours par décantation. 

Lorsque les matières autres que le diamant et le graphite sont 
détruites, ou lorsqu'elles n'existent plus qu'à l'état de traces, on 
transforme le graphite en oxyde g-raphitique, et par cette 
méthode de séparation, que l'on doit à M. Berthelot, le diamant 
restera comme dernier résidu. 

M. Berthelot avait indiqué de faire avec le mélang-e de diffé- 
rents carbones, le chlorate de potassium et l'acide azotique, une 
pâte épaisse et de maintenir le tout à la température de 60° pen- 
dant cinq ou six heures. Ce traitement, répété 6 à 8 fois, 
permettait la transformation complète du graphite en oxyde 
graphitique. On faisait ensuite déflagrer ce dernier composé en 
le portant au rouge sombre. L'acide pyrographitique ainsi obtenu 
était détruit à son tour par l'acide azotique et le chlorate de 
potassium. 

Comme notre intention dans ce travail n'était pas d'étudier et 
de comparer les différents oxydes g'raphitiques, nous avons 
modifié la méthode analytique de M. Berthelot de la façon sui- 
vante : On commence par détruire, au moyen de l'acide nitrique 
ou de l'eau rég-ale, tout ce qui est carbone amorphe ; on lave 
ensuite, toujours par décantation; on sèche, etle mélange, sans 
être pulvérisé, est introduit au moyen d'un pinceau de blaireau 
dans un petit matras en verre. 

On l'additionne alors, s'il ne s'agit que d'une petite quantité 
de graphite, de 2^'" environ de chlorate de potassium. On mélange 
le tout dans le matras et l'on ajoute 8 à 10'^*' d'acide nitrique 
monohydraté du commerce. On maintient le ballon au bain-marie 
à la température de 60° à 80° pendant une journée. On lave 
ensuite à l'eau bouillante, on sèche à l'étuve et l'on ajoute dans 
le matras les mêmes proportions de chlorate et d'acide. Cette 



REPRODUCTION DU DIAMANT 145 

deuxième attaque se produit pendant la nuit et toujours à la 
température de 60°. On continue ces opérations jusqu'à ce que 
tout le graphite soit transformé en oxyde graphitique. 

En détruisant tout le carbone amorphe avec soin avant l'oxyda- 
tion, nous n'avons jamais eu d'explosion. En employant un 
g-rand excès d'acide nitrique, nous avons l'avantag^e, quand il 
n'y a que peu de g-raphite, de le mettre en solution ou en suspen- 
sion, sous forme gélatineuse^ dans le liquide. Le g'raphite, dans 
ce cas, disparaît donc par une simple décantation. 

Si, au contraire, la quantité de graphite est abondante, on le 
transforme en oxyde graphitique, que l'on peut détruire, soit par 
déflagration, soit par un traitement prolongé à l'acide sulfurique 
bouillant. 

La vitesse d'oxydation d'un g-raphite déterminé est variable 
suivant la concentration de l'acide nitrique. 

Dans nos premières recherches, nous avons utilisé l'acide 
azotique monohydraté ordinaire et nous faisions plusieurs atta- 
ques sucessives. 

Plus tard nous avons employé de l'acide azotique concentré 
obtenu par la décomposition du nitrate de potassium bien sec 
en présence d'un grand excès d'acide sulfurique exactement 
monohydraté. Dans ces conditions, ainsi q«enous l'avons indiqué 
dans notre étude des graphites, l'attaque est beaucoup plus rapide. 

Dans ces manipulations assez longues, nous évitons autant 
que possible de changer de vase. Lorsque la destruction du gra- 
phite a été exécutée dans le petit matras dont nous avons parlé 
plus haut, pour enlever les traces de diamant qu'il renferme, on 
le remplit complètement d'eau, on le bouche avec le pouce et on 
le retourne dans une capsule contenant de l'eau. En vertu de 
leur densité, les poussières lourdes se réunissent rapidement au 
fond de la capsule. 

FOUR ÉLECTRIQUE. 10 



146 LE FOLR ÉLECTRIQUE 



Pour examiner ces poussières au microscope, on se sert d'un 
tube effilé qui forme pipette, on ferme l'extrémité supérieure 
avec le doigt et l'on place la pointe auprès des parcelles réunies 
au fond de la capsule. En enlevant le doigt, la pression atmos- 
phérique projette ces poussières dans le tube avec le liquide de la 
capsule et l'on peut ensuite les déposer sur une lame de verre 
pour les examiner au microscope. A la façon dont elles tombent 
dans le liquide, on peut déjà reconnaître si leur densité est plus 
ou moins grande. Après l'examen microscopique, la lame de 
verre et la lamelle qui la recouvrait sont laA'ées au-dessus de la 
capsule avec le jet d'une j^issette à eau distillée. 

Cet examen microscopique montre tout d'abord que, malgré 
toutes les précautions, ces résidus renferment toujours une 
petite quantité de fragments de verre. Ces derniers peuvent pro- 
venir des vases ou des liquides. Lorsque le laboratoire contient 
une soufflerie, les poussières de verres se rencontrent d'une façon 
permanente dans l'atmosphère et se retrouvent ensuite au fond 
des verres à pied et des capsules. 

On trouve aussi dans ces résidus de petits grains de silice à 
cassure brillante ou à surface arrondie; il faut même avoir soin, 
pour les éviter, de faire recristalliser, dans des vases fermés, le 
chlorate de potassiuQi qui doit s.Tvir à la destruction des gra- 
phites. Pour la même raison on ne doit jamais agiter les flacons 
contenant les acides ni utiliser le liquide qui se trouve au fond. 

Cette présence constante du verre et de la silice dans le résidu 
exige finalement un traitement par l'acide fluorhvdrique bouil- 
lant. Pour cela, le faible résidu qui reste dans la capsule est 
projeté, avec une pissette à jet, clans une capsule de platine. 
L'excès de liquide est décanté, et, sur les parcelles encore mouil- 
lées, on verse de l'acide fluorhvdrique à 5o pour loo de concen- 
tration. Cet acide a été préparé à l'état de pureté dans le 



hEPRODUCTlON DU DIAMANT 147 

laboratoire par la décomposition du fluorliydrate de fluorure de 
potassium dans un alambic en platine. Le liquide acide est 
porté à une température peu inférieure à son point d'ébullition 
pendant deux ou trois heures. On laisse refroidir, puis on lave 
par décantation à l'eau distillée. 

Parfois le résidu a aug-menté, et l'on voit au microscope des 
cristaux de forme régulière qui sont formés de fluorures inso- 
lubles dans un excès d'acide. 

Il faut alors reprendre par l'acide sulfurique bouillant qui, en 
quelques heures, détruit ces composés. Après refroidissement, 
on étend d'eau l'acide et l'on fait un nouveau traitement par 
l'acide fluorhydrique. 

Après lavage à l'eau, le volume du résidu a notablement dimi- 
nué. 

Ces divers traitements doivent s'exécuter, en ayant bien soin 
de ne jamais amener le léger résidu dans un état de dessiccation 
complète. Ce n'est qu'à la fin des opérations que l'on sèche la 
capsule de platine à l'étuve. On reprend ensuite ce résidu par 
l'iodure de méthylène, d'une densité de 3,4, dans lequel le 
diamant tombe avec facilité. 

Il faut laisser ces parcelles en contact, pendant plusieurs heures, 
avec l'iodure de méthylène et les agiter entre temps. Cette 
dernière expérience se fait dans un petit tube à essai fermé par 
un bouchon de liège . 

Nous nous sommes servi aussi, pour séparer les divers échan- 
tillons de carbone, du bromoforme d'une densité de 2,9. 

Lorsque les frag-ments de carbone et de diamant ont été traités 
par le chlorate, il arrive souvent qu'ils ne sont plus mouillés par 
l'eau et la plupart des liquides. 

Aussitôt que la surface de ces poussières est parfaitement 
nettoyée, par un phénomène de capillarité facile à comprendre, 



148 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



ils nag-ent sur l'eau et ne peuvent être que difficilement précipi- 
tés au fond d'un verre à pied rempli de ce liquide. Il est utile de 
pulvériser alors à la surface du liquide une petite quantité d'alcool 
concentré. Nous avons souvent perdu de petits diamants par 
suite de ces phénomènes de capillarité. 

B. — Solubilité du carbone dans quelques corps simples à la 

pression ordinaire. 

Dans un chapitre précédent, nous avons établi que si l'on 
préparait du carbone à basse température, c'est-à-dire de -}- 20 
à -}- 200°, ce carbone était toujours amorphe. 

A la suite de ces premières études, nous avons cherché à 
séparer le carbone d'un dissolvant par une simple variation de 
température. 

Le meilleur dissolvant du carbone est le fer en fusion. C'est sur 
lui que nos premières expériences ont porté. 

Mais, à côté de ce corps simple, de nombreux métaux possè- 
dent la même propriété. Si peu de choses étaient connues jus- 
qu'ici sur ce sujet, cela tient à ce que les recherches avaient 
été faites entre des limites de température trop restreintes. 
L'emploi du four électrique nous a permis d'étendre le nombre 
de nos observations. 

Enfin, nous avons fait varier la nature du dissolvant, espérant 
saisir quelques différences dans les propriétés du carbone ainsi 
préparé. _ 

Argent. — Nos premiers essais ont porté sur l'argent à la 
température de 1000". L'arg-ent pur, fondu dans une brasque de 
charbon de sucre, ne dissout pas sensiblement de carbone. Le 
culot, traité par l'acide nitrique, nous a laissé un résidu très 
faible et qui a été étudié avec soin au microscope. Lorsque l'on 



REPRODUCTION DU DIAMANT 149 



employait un creuset de Doulton ou lorsque notre creuset de 
charbon de cornue renfermait des silicates, nous avons souvent 
rencontré les cristaux empilés de silice, décrits par M. Marsden, 
et dont nous avons parlé au début de ce travail. 

Lorsque le creuset de charbon a été traité par le chlore, ou si 
l'argent a été fondu sous une couche de chlorure de sodium, on 

'rencontre, dans l'examen microscopique, de petits cristaux 
très brillants, lourds, réfringents, insolubles dans l'acide azo- 
tique et dans l'eau, pouvant rester plusieurs heures dans l'ammo- 

. niaque étendue sans s'y dissoudre sensiblement, n'agissant pas 
sur la lumière polarisée et appartenant au système cubique. Ce 
sont de petits cristaux de chlorure d'argent, solubles dans l'am- 
moniaque, à la longue, et immédiatement décomposables par 
l'acide sulfurique bouillant. 

Si l'on chauffe l'argent en présence de charbon de sucre, à la 
température de la forge, il dissout alors une petite quantité de 
carbone, et, après attaque par l'acide azotique, le résidu exa- 
miné au microscope, renferme du carbone amorphe et du gra- 
phite. Si, dans le creuset ou dans labrasque, il se rencontre de 
la silice, on obtient déjà à cette température de petits cristaux 
jaunes ou transparents assez épais de siliciure de carbone. Ce 
composé raye le rubis, résiste à tous les acides, même à l'acide" 
fluorhydrique, et a été pris quelquefois pour du diamant; son 
aspect, l'action qu'il exerce sur la lumière polarisée, sa combus- 
tion incomplète dans l'oxygène à 700'' et son attaque par les 
alcalis peuvent servir facilement à le caractériser. 

Pour atteindre une température plus élevée, nous avons 
inventé notre premier four électrique en chaux vive qui, dans 
un autre ordre d'idées, nous a rendu tant de services (i). 

(1) Description d'un nouveau four électrique. Comptes rendus, t. CXV, p. 1031, 
décembre l^^2,&i Annales de Chimie et de Pliyskpie, 7" strie, t. IV, p. 365. 



150 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Au moyen de cet appareil, nous pouvions porter un métal à une 
température voisine de 35oo°. Nous avons remarqué de suite que, 
à sa température d'ébullition, l'argent dissolvait une petite quan- 
tité de carbone et ce métalloïde, par refroidissement, se sépare 
sous forme de graphite (i). Après dissolution du métal par l'acide 
nitrique, puis traitement du résidu, ainsi que nous l'avons indi- 
qué précédemment, jamais nous n'avons obtenu aucun résidu 
visible au microscope. Tout le graphite, après transformation en 
oxyde graphitique, était détruit, et il ne nous restait aucune 
poussière tombant dans l'iodure de méthylène. Cette expérience 
a été répétée bien des fois, le résultat a toujours été le même. 

Fer. — Lorsque l'on sature le fer de carbone, à une tempé- 
rature comprise entre i ioo° et 35oo", on obtient, par le refroi- 
dissement, des résultats différents, selon la température à laquelle 
la masse a été portée et suivant la vitesse de refroidissement. 
Si l'on ne chauffe qu'à iioo° ou 1200°, il reste, après attaque 
par les acides, un mélange de charbon amorphe et de gra- 
phite en petits cristaux. A 35oo", il se fait surtout du graphite 
en très beaux cristaux. Lorsque le graphite est préparé à haute 
température, il est tellement brillant qu'il réfléchit autant de 
lumière que le miroir du microscope et qu'il peut, à première 
Vue, sembler transparent. 

Entre 1 100° et3ooo°, la fonte de fer liquide se conduit comme 
une solution qui dissout de plus en plus de carbone au fur et à 
mesure que la température s'élève. C'est ce qui explique la for- 
mation du graphite sur les fontes fortement chauffées aux hauts- 
fourneaux qui, en passant de 1700° à 1 100% point de leur solidi- 
fication, laissent sortir de leur masse une abondante cristallisa- 
tion de graphite. 

(1) A haute température, le siliciure de carbone se produit avec facilité dansée métal. 
H. MoissAN. Sur la préparation du siliciure de carbone cristallisé. Comptes rendus, 
t. CXVII, p. 425. 



REPHODUCTION DU DIAMANT 151 

Dans les nombreuses expériences, exécutées sur la fonte en 
fusion, soiL à la température de la forge, soit à la temp(3J'ature 
du chalumeau oxhydrique, soit enfin au four éleclri(pie, je n'ai 
jamais obtenu que des graphites dont j'ai déjà donné les pro- 
priétés. 

Aluminium. — La solubilité du carbone dans l'aluminium 
peut se démontrer avec facilité à la température du four élec- 
trique et elle se produit dès la température de la forge. 

On peut préparer ainsi un carbure d'aluminium transparent, 
en cristaux jaunes de formule G*^ AP, qui se décompose lente- 
ment par l'eau en donnant du g"az méthane pur. En même temps 
que ce carbure se produit, l'excès d'aluminium, ou le carbure en 
fusion, abandonne de beaux cristaux de graphite et rien que du 
graphite. 

Glucinium. — Le carbure de glucinium, préparé par M. Le- 
beau au four électrique, peut dissoudre avec facilité du carbone 
à très haute température. Après attaque par l'acide chlorhj- 
drique étendu, il donne du graphite. 

Chrome. — Nous avons eu l'occasion de préparer, au four 
électrique, une vingtaine de kilogrammes de ce métal dans 
des conditions variées. La fonte de chrome se combine avec 
facilité au carbone à haute température et fournit deux carbures 
définis et cristallisés de formule GGr^ et G'Gr^. Par une nou- 
velle élévation de température, ces composés dissolvent abon- 
damment du carbone, qu'ils abandonnent ensuite sous forme 
d'un graphite bien cristallisé en petites lamelles très miroi- 
tantes. 

Manganèse. — Le manganèse dissout rapidement le carbone 
à la température du four électrique. Gomme ce métal est très 
volatil, on peut même enlever, sous forme de vapeur, l'excès de 
mang-anèse et recueillir ainsi du graphite bien cristallisé. Après 



152 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



traitement par les acides, puis par le mélang-e oxydant, ce gra- 
phite ne laisse aucun résidu. 

JMckel. — Ce métal, au four électrique, se comporte comme 
le fer, en présence du carbone. Il paraît cependant en dissoudre 
une quantité moindre. 

Cobalt. — Le cobalt dissout de même du carbone qu'il aban- 
donne sous forme de graphite. 

Tungstène. — Le tungstène, préparé au four électrique, lorsque 
l'on opère avec un mélange d'oxyde et de charbon, dans lequel ce 
dernier n'est pas en excès, peut ne pas renfermer de carbone et 
se limer avec facilité. On obtient ainsi dès la première opéra- 
tion le métal non carburé. Cette expérience se fait dans un 
creuset de charbon, car le tungstène est assez difficilement 
fusible pour que toute la masse métallique, d'environ i"^, reste 
sous forme d'une éponge ne touchant le creuset que par quel- 
ques points. Ce tungstène est d'une grande pureté, même à l'ana- 
lyse spectrale. 

Si l'on continue à chauffer cette éponge métallique, sous l'ac- 
tion d'un courant puissant, elle fond, se combine alors au car- 
bone du creuset et produit un carbure CTg"^ qui va dissoudre 
assez de carbone pour l'abandonner par refroidissement sous 
forme de graphite . 

Molybdène. — Le molybdène au four électrique dissout plus 
de carbone que le tungstène. Il est d'ailleurs un peu plus fusible 
et donne un carbure défini de formule CMo^. Lorsque la tempéra- 
ture s'abaisse, le charbon entré en solution se sépare à l'état de 
graphite. 

Uranium. — L'uranium, plus fusible que les deux métaux 
précédents, se rapproche du fer au point de vue de la solubilité 
du carbone. Il produit en se refroidissant une notable quantité 
de graphite. Il ne faut pas oublier que l'uranium est assez volatil. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 153 



et si la cliaufïe est trop longue, on perd une grande quantité du 
métal. L'uranium donne un carbure défini et cristallisé de for- 
mule G'^ Ur^. 

Zirconium. — Le zirconium dissout aussi du carbone qu'il 
abandonne sous forme de graphite qui reste emprisonné dans le 
métal. Gela tient à ce que son point de fusion est très élevé. 
Aussitôt que l'on arrête l'arc, la partie extérieure du métal se 
solidifie et le graphite ne peut venir nager à la surface. En atta- 
quant le carbure de zirconium G Zr, par les acides, on voit que 
l'excès de carbone qu'il renferme ne se trouve qu'à l'état de 
graphite. 

Vanadium. — Le vanadium se conduit comme le zirconium. 
Il est difficilement fusible, et le carbone qui entre en solution 
cristallise en lamelles graphitoïdes au milieu du carbure G Va . 

Thorium. — Le carbure de thorium G'^Th, de couleur jaune 
d'or et bien cristallisé, peut dissoudre assez de carbone pour 
abandonner en se solidifiant des cristaux de graj)hite. Il ne nous 
a fourni aucune autre variété de carbone . 

Métaux alcalino-terreuœ. — Les carbures alcalino-terreux 
G^Ga, G~Ba et G^'St, lorsqu'ils sont maintenus liquides dans le 
four électrique, dissolvent du charbon qu'ils abandonnent sous 
forme de graphite. 

Il en est de même des carbures de cérium G^Ge, de lanthane 
G^La et d'yttrium G^Yt. 

Titane. — Le titane carburé fondu au four électrique est un 
corps pâteux, qui grimpe avec facilité sur les parois du creuset. 
Il ne présente pas la liquidité très grande de la fonte de molyb- 
dène, de tungstène ou de fer. Ge corps simple fournit un car- 
bure défini GTi. Ge dernier peut, par une élévation de tempéra- 
ture assez grande, dissoudre du carbone qu'il abandonne ensuite 
sous forme de graphite soit à la surface, soit à l'intérieur du titane. 



154 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Platine. — Au moment où le platine entre en ébullition au 
four électrique, il dissout du carbone, qu'il rejette, avant son 
point de solidification, à l'état de graphite. On peut obtenir 
ainsi des cristaux nets et bien formés. Ce graphite est foison- 
nant, ainsi que nous l'avons démontré précédemment. 

L'iridium, le palladium et le rhodium donnent le même 
résultat. 

Silicium. — Nous avons préparé du silicium cristallisé, aussi 
pur que possible par la méthode de Deville, et nous l'avons 
fondu en globules de la grosseur d'une noisette à la température 
de la forg-e. Pour que cette expérience réussisse bien, il faut 
éviter l'action de l'azote et entourer le creuset d'une brasque 
d'acide titanique et de charbon. On peut aussi ajouter au silicium 
un petit fragment de sodium, qui abaisse alors le point de fusion 
du métalloïde, et produit plus facilement de gros globules 
fondus. Les cristaux de silicium à fondre étaient tassés au fond 
d'un petit creuset de charbon de cornue, et recouverts de 
charbon de sucre en poudre. Une fois cette première fusion 
obtenue, le globule était chauffé à nouveau au milieu d'une 
brasque de charbon de sucre, soit dans un four à vent, soit à 
la forge. 

Après refroidissement, on casse ces g-lobules, et l'on trouve, 
dans leur intérieur, du graphite et de petites géodes tapissées 
de cristaux brillants. Ces cristaux peuvent être mis en liberté, 
en dissolvant le culot de silicium dans un mélange d'acide 
nitrique monohydraté et d'acide fluorhydrique. Ils peuvent 
atteindre plusieurs millimètres de longueur, rayent le rubis avec 
facilité et ont une densité de 3, 12. On obtient ainsi le siliciure 
de carbone de formule CSi, préparé pour la première fois à 
l'état amorphe par M. Schûtzenberger. 

En répétant cette expérience au four électrique, le rendement 



REPRODUCTION DU DIAMANT 155 



en siliciure de carbone est beaucoup plus grand, mais il n'est 
mélangé d'aucune autre variété de carbone. 

Dans toutes les expériences (jui précèdent, le corps simple 
fondu ayant dissout du carbone était attaqué par un acide ou 
par un mélange d'acides appropriés et le résidu traité par la 
méthode que nous avons décrite au chapitre portant comme 
titre : Technique de ces recherches. 

Le graphite était transformé en oxyde graphitique, détruit 
ensuite et les traitements étaient poussés assez loin pour que 
tout le corindon, que l'on rencontre souvent dans ces culots, 
fût entièrement dissous. 

Après la série complète de ces attaques, il ne nous restait 
absolument rien sous le champ du microscope. Jamais nous 
n'avons obtenu des fragments noirs ou transparents non atta- 
qués, tombant dans l'iodure de méthylène, qui puissent être 
pris pour du diamant. 

La conclusion à tirer de ces expériences est la suivante : A la 
pression ordinaire, si l'on élève suffisamment la température, 
un très grand nombre de corps simples ou de carbures peuvent 
dissoudre du carbone et l'abandonner" ensuite par un simple 
abaissement de température. Le carbone mis en liberté est tou- 
jours du graphite. 

C. — Action d'une haute température sur le diamant et sur 
différentes variétés de carbone. 

Après avoir constaté cette formation constante de graphite 
dans les métaux difficilement fusibles, il nous a semblé utile, 
avant d'aller plus loin, de rechercher quelle pouvait être l'action 
d'une température très élevée sur les différentes variétés de 
carbone. 



156 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Diamant. — Dans un Mémoire publié aux Annales de Chimie 
et de Physique (3*^ série, t. XX), en 1847, Jacquelin a établi 
que le diamant se transforme en graphite, lorsqu'on le chauffe 
au milieu de l'arc électrique. Il est facile de rendre cette expé- 
rience visible pour tout un amphithéâtre en lui donnant la forme 
suivante : Au moyen d'un faisceau de lumière électrique 
assez intense, on projette sur un écran l'image de deux char- 
bons cylindriques verticaux entre lesquels on peut faire jaillir 
un arc d'intensité moindre. L'un des charbons, très légère- 
ment creusé, suj^porte un diamant brut ou taillé de 100™^ à 
200™^, dont l'image est projetée dans ces conditions, avec 
une grande netteté. On approche ensuite ces charbons avec 
lenteur, de façon à faire jaillir l'arc sur le côté et à échauff'er 
lentement le diamant pour qu'il n'éclate pas tout d'abord. 
Aussitôt que la température est assez élevée, le diamant est 
porté à l'incandescence, et on le voit bientôt foisonner sans 
fondre et se couvrir de masses noires entièrement formées de 
graphite. Examiné après l'expérience, ce graphite se présente 
sous forme de lamelles hexagonales, séparées les unes des 
autres et facilement transformables en oxyde graphitique, 
sous l'action du mélange de chlorate de potassium et d'acide 
nitrique. 

On peut disposer cette expérience d'une autre façon, en pla- 
çant, au milieu du four électrique que j'ai décrit précédemment, 
le diamant enfermé dans un petit creuset en charbon de cornue. 
J'ai réalisé cette expérience avec un arc de 70 volts et 
3oo ampères ; le cristal commence par se briser en menus 
fragments suivant les plans du clivage. Enfin, si la température 
continue à s'élever, chaque petite masse foisonne abondamment 
et la transformation en graphite est complète. Les lamelles irré- 
gulières ou hexagonales se désagrègent avec facilité, et fournis- 



REPRODUCTION DU DIAMANT 157 

sent, par oxydation, un oxyde graphitique d'une belle couleur 
jaune. 

A la température de l'arc, même si cet arc n'est pas très puis- 
sant (i), la forme stable du carbone est donc le graphite. 

Dans de nombreuses expériences, j'ai eu l'occasion de chaut- 
fer des diamants bruts ou taillés, entourés d'une brasque de 
charbon, à une température voisine de 2000", au moyen du cha- 
lumeau à oxygène. Dans ces conditions, le diamant s'est quel- 
quefois recouvert d'une couche noire adhérente qui disparais- 
sait lentement dans le mélange de chlorate de potassium et 
d'acide azotique, mais je n'ai jamais obtenu de g'raphite. 

Je rappellerai aussi qu'en brûlant les diamants du Cap pour 
en obtenir les cendres et les soumettre à l'analyse, j'ai toujours 
vu, au moment de sa combustion, le diamant se recouvrir d'un 
enduit noir, fait qui avait été signalé autrefois par Lavoisier et 
vérifié depuis par M. Berthelot. 

Charbon de sucre. — Le charbon de sucre, maintenu dans un 
creuset fermé et chauffé au four électrique, se transforme com- 
plètement en graphite et ne fournit pas d'autre variété de car- 
bone. L'aspect extérieur du charbon est resté le même et nous 
n'avons pu, au microscope, reconnaître aucune cristallisation. 

Charbon de bois. — Le charbon de bois, chauffé dans les 
mêmes conditions, se transforme de même en graphite sans 
trace de cristallisation. Au microscope, les fibres du bois ont 
toujours conservé leur forme. Nous avons donné le détail de ces 
expériences dans notre étude du g'raphite. 

Charbon de cornue. — La transformation en g-raphite du 



(1) Nous avons pu transformer avec facilité un diamant eu graphite, dans un petit 
creuset de charbon formant l'extrémité de l'électrode positive d'un arc de 30 volts et 
de 40 ampères. Cet arc était produit par une machine dynamo actionnée par un moteur 
à gaz de quatre chevaux. 



1Ô8 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



carbone des électrodes servant à l'arc électrique, a été indiquée 
pour la première fois par Fizeau et Foucault : Recherches sur 
r intensité de la lumière émise par le charbon dans l'expérience 
de Davij{i). 

Dans ses expériences sur la reproduction du diamant, expé- 
riences dont nous avons parlé au début de ce Mémoire, Despretz 
a remarqué que ses électrodes et ses petits creusets laissaient 
une trace sur le papier et avaient pris l'aspect du graphite. 
M. Bertlielot a démontré que les creusets de Despretz, qui étaient 
restés à la Sorbonne, étaient, en effet, transformés en g-raphite, 
par l'oxydation de cette variété de carbone, au moyen du chlo- 
rate de potassium et de l'acide azotique. 

Dans nos nombreuses expériences, faites au four électrique, 
nous avons eu bien des fois l'occasion de vérifier ce phénomène. 

Noir de fumée. — Le noir de fumée, séché avec soin et tassé 
dans un petit creuset de charbon, a été chauffé au four électri- 
que, pendant dix minutes, avec un courant de looo ampères et 
de 70 volts. Après l'expérience, la densité de ce carbone est 
devenue ég-ale à 2,12. Il est inattaquable par l'acide azotique et 
fournit de l'oxyde graphitique par le mélange de chlorate de 
potassium et d'acide azotique. Après la déflagration de l'oxyde 
graphitique, et après traitement par le mélange oxydant, puis 
par l'acide fluorhydrique, il ne reste aucun résidu. 

Ainsi, quelle que soit la variété de carbone que l'on étudie, par 
une élévation de température suffisante, cette variété est toujours 
amenée à la forme graphite. Ce graphite, ainsi que nous l'avons 
démontré précédemment, peut être plus ou moins stable, 
amorphe ou cristallisé, mais il est toujours transformable en 
oxyde graphitique par le mélange d'acide azotique et de chlorate 
de potassium. 

(1) Ann. de Chlm. et de Phys.,n<^ série, t. Il, p. 371 ; 1844. 



JREPnODUCiTION DU DIAMANT 159 

Ces reclierclies ont été faites à la température de l'arc élec- 
trique, c'est-à-dire à une température très élevée. Certains com- 
posés, en particulier les corps iodés, peuvent déterminer cette 
transformation du carbone en graphite à plus basse température, 
ainsi que M. Berthelot l'a démontré. Mais ce sont là des réactions 
comparables à celles de l'iode sur le phosphore ordinaire, qui 
permettent à une polymérisation de se produire un peu plus tôt, 
sans modifier le sens général du phénomène. 

De toutes ces expériences nous pouvons conclure que la va- 
riété graphite est la variété de carbone stable à haute température, 
à la pression ordinaire. 

Etude de la vapeur de carbone. — Avant d'aller plus loin, il 
nous a semblé indispensable d'étudier la vapeur du graphite 
fortement chauffé. 

Jusqu'ici, la formation de la vapeur de carbone n'avait été cons- 
tatée que dans l'arc électrique, soit grâce à l'analyse spectrale, 
soit par la belle synthèse de l'acétylène de M. Berthelot. 

On peut démontrer l'existence de cette vaporisation, en dehors 
de l'arc, de la façon suivante : si l'on place un tube de charbon 
d'un diamètre intérieur de 2"" environ, au milieu d'un four élec- 
trique en chaux vive, chauffé par un arc puissant, 2000 ampères 
et 80 volts, on voit l'intérieur du tube se remplir rapidement 
d'un feutrage noir très léger produit par la condensation de la 
vapeur de carbone. 

On peut encore rendre cette vapeur de carbone visible en 
plaçant dans une nacelle, au milieu de ce tube de charbon forte- 
ment chauffé, du silicium cristallisé. On voit alors le silicium 
fondre, entrer en ébullition et, au fur et à mesure que sa vapeur 
s'élève, elle vient rencontrer la vapeur de carbone, qui descend 
du haut du tube sous l'action calorifique de l'arc. Il se produit 



160 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



entre la nacelle et le tube un lacis de fines aig-uilles de siliciure 
de carbone. Ce dernier composé, cristallisé et transparent, s'est 
formé par union directe des deux vapeurs. 

A une très haute température, produite dans notre four élec- 
trique, on peut donc, en dehors de l'arc, vaporiser le carbone. 

Nous avons pensé qu'il était intéressant d'étudier comment 
se produisait cette vapeur. En général, un corps passe de l'état 
solide à l'état liquide, puis, après une élévation de température 
suffisante, il prend l'état gazeux. Le carbone se conduit-il de 
même ou fait-il exception à la règle g-énérale? Les expériences 
suivantes vont résoudre la question. 

Nous avons placé à l'intérieur de notre four électrique, chauffé 
au moyen d'un arc de 1200 ampères et 80 volts, un petit creu- 
set de charbon bien pur, dans lequel le couvercle massif entrait 
profondément et à frottement doux. Ce petit creuset était dis- 
posé sur un disque de charbon soutenu par un lit de magnésie 
comprimée. La chauffe a duré dix minutes et la chaleur produite 
était assez intense pour volatiliser plusieurs centaines de grammes 
de chaux et de mag-nésie. 

Après refroidissement, le couvercle, qui était resté en place, 
n'adhérait nullement au creuset ; toute la masse était transformée 
en g-raphite, mais les deux surfaces n'étaient pas soudées. 

Lorsque l'on place une nacelle de charbon dans un tube de 
même substance, et que l'on chauffe le tube, soit superficielle- 
ment, soit inférieurement, au moyen d'un arc puissant, ou de 
plusieurs arcs, on n'arrive jamais à souder la nacelle au 
tube. 

En faisant agir un arc de 1000 am23ères et de 80 à 90 volts 
dans notre four électrique à tube, il arrive souvent que la partie 
supérieure du tube, qui est la plus exposée à l'action calori- 
fique de l'arc, se troue, sans que les bords de l'ouverture pré- 



REPRODUCTION DU DIAMANT 161 

sentent, après refroidissement, aucune trace de fusion (i). 

Nous avons chauffé du charbon de sucre dans un creuset 
fermé, au moyen d'un arc de looo ampères et 70 vohs. Le char- 
bon de sucre a gardé sa forme ; il conserve encore les vacuoles 
par où se sont dégagés les hydrogènes carbonés au moment de 
sa préparation. Il est entièrement transformé en graphite, mais 
la masse pulvérulente, examinée au microscope avec un faible 
grossissement, ne présente aucune trace de soudure. 

En chauffant, dans les mêmes conditions, du g-raphite, du 
charbon de bois ou du charbon de cornue purifié par le chlore, 
on ne retrouve, après l'expérience, que du graphite, mais 
chaque variété de carbone a conservé sa forme et l'on ne ren- 
contre nulle trace de fusion ou de soudure. 

Si l'on examine les électrodes formées de cabbone aussi pur 
que possible, qui ont été employées dans ces expériences, on 
voit que les pointes sont arrondies, complètement transformées 
en g-raphite, mais qu'elles ne* présentent pas trace de matière 
fondue. Avec un courant de 2200 ampères et de 70 volts, la 
transformation sur les électrodes de o,o5 de diamètre s'est 
opérée sur une long"ueur de i5'="'. 

Voici l'analyse du graphite pris à l'extrémité de l'électrode : 

Carbone 99,63 

Hydrogène 0,03 

Cendres 0,39 

(1) Grâce à l'obligeance de M. Meyer, directeur delà Société Edison, nous avons pu 
pendant les vacances de l'année 1894, poursuivre ces nouvelles expériences sur la vola- 
tilisation du carbone, au moyen d'une machine de 300 chevaux. 

Dans ces conditions, nous avions, dans notre four électrique, un arc d'environ 2200 
ampères et 70 à 80 volts. La force effective était donc, dans le four électrique, de 200 
chevaux. On obtient ainsi un foyer intense et, dans la cavité du four, les parties les 
plus éloignées de l'arc se trouvent exactement à la température de volatilisation de la 
chaux vive. La cavité du four s'agrandit, en effet, de plus en plus au fur et à mesure 
de la durée de l'expérience. 

FOUR ÉLECTRIQUE. 11 



162 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Avant l'expérience, la quantité de cendres de ce charbon était 
voisine de i pour loo. Toutes les matières minérales étant plus 
volatiles que le carbone, l'électrode s'est purifiée peu à peu par 
volatilisation. 

On peut même former l'extrémité de l'électrode positive par 
un cylindre de charbon ajusté à frottement doux, et, après 
l'expérience, ce cylindre, qui s'est trouvé dans la partie la plus 
chaude de l'arc, est déformé mais ne s'est pas soudé à l'élec- 
trode. 

Nous devons faire remarquer qu'il n'en est plus de même si le 
charbon employé contient des impuretés : oxydes métalliques, 
silice ou acide borique. 

Nous avons déjà indiqué que l'acide borique fournit, dans ce cas, 
un borure de carbone défini et cristallisé, de formule Bo^C. Ce 
borure de carbone cristallisé peut s'unir à un excès de charbon 
et produire des corps d'apparence fondue, à forme plus ou moins 
arrondie, des g'outtelettes d'une dureté parfois très g-rande, mais 
qui ne sont pas formées de carbone pur. Une très petite quan- 
tité d'impuretés métalliques peut de même donner des carbures 
fondus ou cristallisés ; j'en ai décrit plusieurs. Il est donc indis- 
pensable dans ces expériences de n'employer que du carbone 
aussi pur que possible. 

D'après ces expériences, le carbone passe donc de l'état solide 
à l'état gazeux sans prendre l'état liquide. 

Il reste à étudier la variété de carbone produite par la conden- 
sation de cette vapeur. 

Nous avons recueilli la vapeur de carbone par trois procédés 
différents : 

1° Par distillation. — La vapeur de carbone, condensée dans 
un tube de charbon, ainsi que nous l'avons indiqué précédem- 
ment, nous adonné un dépôt noir entièrement formé de graphite. 



nEPRODUCTION DU DIAMANT 163 

2° Par condensation sur un corps froid. — Lorsque nous 
avons placé un tube de cuivre, traversé par un courant d'eau 
froide (i), dans notre four électrique, nous avons recueilli, à sa 
surface, un dépôt noir qui a été traité à froid par l'acide clilor- 
hydrique très étendu, pour le débarrasser de la chaux vive et 
du carbure de calcium. Ce dépôt contient de petites sphères de 
silice et d'autres impuretés, mais il est formé surtout d'une 
poudre impalpable, nag-eant sur l'eau, de couleur g-rise au micros- 
cope et qui présente tous les caractères du graphite amorphe (2). 

3° Par condensation sur une paroi chaude. — Lors({ue l'on 
fait jaillir l'arc électrique dans un four en chaux vive, pour 
éviter la présence de l'acide carbonique qui absorbe la vapeur 
de charbon pour se transformer en oxyde de carbone, on obtient, 
surtout au pôle négatif, des champignons de carbone qui pro- 
viennent de la vaporisation de ce métalloïde dans l'arc lui- 
même. 

Lorsque le four électrique en chaux vive marche quinze à 
vingt minutes, il arrive souvent que l'on recueille des champi- 
gnons de carbone sur les deux pôles. Dans quelques expériences 
où un courant de gaz inerte froid, traversait le four, nous avons 
trouvé des filaments de carbone qui unissaient les deux pôles, 
ce dont on s'apercevait de suite par la rajDide diminution du 
nombre des volts. 

Ce carbone, dont la surface est plus ou moins arrondie, exa- 
miné au microscope, ne présente lui aussi aucune apparence de 
fusion. Sa densité est de 2,10. A l'analyse, il nous a donné 

(1) H. MoisSAN. Etude rie quelques phénomènes nouveaux de fusion et de A^olatilisa- 
tion produits au moyen de la chaleur de l'arc électrique. Comptes rendub\ t. CXVI, 
p. 1429, 12 juin 1893. 

(2) Si l'on recueillait la matière qui se trouve condensée sur la partie inférieure du 
tube de cuivre, c'est-à-dire sur celle qui se trouve du côté de l'arc électrique, on y ren- 
contrerait de petits cristaux de graphite qui proviennent des gouttelettes liquides de 
carbure de calcium projetées de tous côtés dans les expériences de longue durée. 



164 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



pour 100 : 99,61 à 99,90 de carbone, il ne renfermait qu'une 
trace insig^nifiante de cendres. 

Son analyse quantitative nous a fourni : 

Carbone 99,61 99,84 99,90 

Hydrogène 0,018 0,03 0,031 

Cendres 0,023 0,018 0,017 

C'est donc du carbone pur produit par distillation. 

Il présente tous les caractères du graphite et ne peut être 
brûlé, dans l'oxygène, qu'à une température assez élevée. Sa 
combustion ne peut s'effectuer que dans un tube de porcelaine. 

M. Deslandres a étudié le spectre fourni par ce carbone et il 
a trouvé qu'il contient moins de raies que les spectres similaires 
publiés par MM. Liveing- et Dewar, Hartley et Adeney, Eder et 
Valenta (i). 

En résumé, toutes ces condensations de la vapeur de carbone 
nous ont toujours donné du g-raphite. 

Lorsque ces diverses expériences ont été terminées, nous 
avons pensé à les vérifier avec un petit appareil très simple, la 
lampe à incandescence. Tout le monde connaît aujourd'hui le 
dispositif de cet appareil. Un filament de charbon est réuni, 
grâce à un dépôt électroly tique de cuivre, aux extrémités de 
deux fils de platine. Ce filament est enfermé dans une ampoule 
de verre, dans laquelle on a fait le vide, avec la trompe à mer- 
cure. Après un temps d'éclairage qui varie de 5oo heures à 
900 heures, on voit un léguer voile se produire sur le verre. Ge 
dépôt aug-menle et met bientôt la lampe hors d'usage. D'autres 
fois, sous l'action d'un courant trop intense, le fdament se brûle 
en un point, et donne en même temps et tout d'un coup le 

(l) Deslandres. Étude spectrale des charbons du four électrique. Comptes rendus, 
t. CXX, p. 125, 10 juin 1895; 



KEPKODUCTION DU DIAMANT 165 

même dépôt qui se répand uiiitbrmément sur l'inlérieur de 
l'ampoule. 

Une trace de silice ou de sel de calcium, déposée accidenlel- 
lement sur le filament de carbone, peut fournir un siliciure de 
carbone ou un carbure de calcium fusible ou volatil, qui amène 
une diminution du diamètre du filament. En ce point, la résis- 
tance augmente et le courant développe une température plus 
élevée ; dès lors, le carbone se volatilise et le filament ne tarde 
pas à se rompre. 

Si l'on recueille le dépôt noir qui se trouve à l'intérieur de 
l'ampoule, dans un vase rempli d'eau, et si on l'examine au 
microscope, on remarque : des cristaux très petits de siliciure 
de carbone de forme caractéristique, des cristaux empilés rappe- 
lant la silice obtenue par M. Marsden dans l'argent en fusion, 
et surtout de petites masses plus ou moins agglutinées de cou- 
leur noire. Ce dernier dépôt avec un fort grossissement, ne 
nous a pas présenté trace de cristallisation. Nous devons faire 
remarquer, en même temps, que, sur le liquide, nage une pelli- 
cule mince qui, au microscope, a une teinte marron. Le contenu 
d'une lampe a été traité par le mélange d'acide nitrique et de 
chlorate de potassium, et la matière noire ne s'est pas détruite 
aussitôt. On a maintenu ce mélange pendant douze heures à la 
température de 60"^, et après lavage et décantation, le léger 
dépôt obtenu, examiné au microscope, nous a présenté des 
cristaux très nets et de petites parcelles d'oxyde graphitique. 
On a enlevé alors la petite lamelle supérieure, on a fait évaporer 
le liquide et le résidu^ sur la plaque même de verre, a été porté 
au rouge sombre. 

Un nouvel examen microscopique a fait voir, que tous les 
cristaux et parcelles jaunes ou verdâtres avaient déflagré et 
étaient remplacés par un dépôt floconneux noir, beaucoup plus 



166 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



volumineux. Ce dépôt a disparu, à son tour, par combustion à 
Tair, au rouge sombre. Nous pouvons conclure de cette expé- 
rience que le voile formé sur les lampes à incandescence est sur- 
tout constitué par du graphite (i). 

Si, d'autre part, on examine au microscope les extrémités du 
filament qui a été rompu dans une lampe à incandescence, on 
reconnaît que les pointes du filament ne présentent pas de par- 
ties fondues et que les extrémités sont hérissées de petits cris- 
taux de graphite (2). 

De toutes ces expériences, nous pouvons conclure que, dans 
le vide comme à la pression ordinaire, le carbone passe de l'état 
solide à l'état gazeux sans prendre la forme liquide. A ce point 
de vue, il peut donc être comparé à l'arsenic. 

Lorsque le carbone g-azeux reprend l'état solide, il fournit 
toujours du g'raphite. 



D. — Expériences sous pression. 

Les expériences précédentes sur la vaporisation du carbone, 
les recherches sur l'action d'une haute température sur les diffé- 
rentes variétés de charbon, ainsi que la formation constante de 
graphite dans les métaux en fusion, nous ont amené à donner 
une nouvelle direction à nos recherches. 

Les nombreuses études g'éologiques entreprises sur les diffé- 
rents terrains où se rencontre le carbone cristallisé semblent 
établir, d'une façon indiscutable, que le diamant n'est pas un 
minéral de filon (3). 

(1) La iietite pellicule qui surnageait sur le liquide était formée aussi de graphite 
qui, après déflagration, a laissé un oxyde pyrographitique facilement combustible. 

(2) Le graphite qui forme le filament est plus difficilement transformable en oxyde 
graphitique que le dépôt recueilli à l'intérieur de la lampe. 

(3) De nombreux ouvrages traitent de ces questions ; mais je tiens à rappeler à ce 



REPRODUCTION DU DIAMANT 167 

Aucun cristal n'a été rencontré fixé sur une roche ({ui, nette- 
ment, lui avait servi de support. Tantôt on trouve les diamants 
dans des sables d'alluvion, tantôt dans des conglomérats de peu 
de dureté, ou dans une brèche serpentineuse. 

Bien plus, on n'a jamais rencontré dans les puits du Cap les 
deux morceaux du même fragruent brisé, placés l'un à côté de 
l'autre. La masse que renferme ce puits a été projetée de bas en 
haut en coulées juxtaposées. 

Le diamant préexistait dans cette brèche serpentineuse du 
Gap, car, dans le cas contraire, il faudrait admettre aussi que 
les quatre-vingts espèces minérales^ trouvées dans cette roche 
désagrégée, se seraient produites dans les mêmes conditions. 
Peut-on croire que la calcite, les zéolites, la topaze, le grenat, le 
zircon et le fer titane se soient formés dans la même substance 
et dans les mêmes conditions ? 

Le diamant doit donc venir des couches profondes du globe, 
c'est là .qu'il a dû se produire, et, dès lors, la pression a dû 
intervenir au moment de sa formation . 

D'ailleurs, il nous semble que les preuves abondent pour éta- 
blir l'importance de la pression dans cette production de diamant. 
La profondeur des puits qui, aujourd'hui dépasse, 5oo'", est un 
fait qui vient à l'appui de cette théorie. 

M. Moule a démontré que l'on rencontre du granit dans les 
puits verticaux du Gap. Or, le granit est une roche qui, de 
l'avis de tous les géologues, a dû être formée sous pression. 
Elle viendrait donc, comme le diamant, de couches plus pro- 
fondes. 

Certains diamants portent des stries qui, d'après M. Daubrée, 
ne peuvent être attribuées qu'au frottement des diamants les uns 

sujet l'important travail de M. Boutan ayant pour titre : Le Diamant, et publié 
dans V Encyclopédie chimique de Frémy. 



168 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



contre les antres, dans le transport qni a lieu des terrains pro- 
fonds aux couches superficielles. 

Il arrive parfois que les diamants retirés de la terre bleue du 
Cap se fendent ou éclatent, après un temps variable. Ne peut- 
on pas considérer ce phénomène comme l'indice d'un état phy- 
sique instable, dû à des pressions très fortes, qui ont pu agir au 
moment de la formation du diamant ? 

Jamais aucun diamant, parmi tous ceux que l'on a rencontrés, 
n'a présenté nettement un point d'attache sur une roche quel- 
conque. Certains cristaux possèdent une forme d'une régularité 
parfaite. Il semble donc que ce diamant se soit produit au milieu 
d'une matière liquide ou pâteuse, et l'on se demande de suite 
quel peut être le dissolvant qui a été utilisé. 

D'après les propriétés connues du carbone et d'après les expé- 
riences relatées dans cet ouvrage, ce sont surtout les métaux qui 
dissolvent le carbone avec facilité. Dans cette voie, le fer est un 
des meilleurs. Si l'on se souvient maintenant que la terre bleue 
du Cap renferme, comme je l'ai établi, du graphite parfaitement 
cristallisé, que le graphite bien cristallisé se forme avec la plus 
grande facilité dans un métal en fusion et non pas par volatilisa- 
tion, on est amené à rechercher la cristallisation du carbone dans 
le fer fondu sous pression. 

J'ajouterai que l'étude des cendres du diamant, dans lesquelles 
on rencontre toujours du fer, nous a conduit à la même conclu- 
sion. On peut objecter que ce métal se trouve disséminé dans 
toute la nature ; mais les quantités que l'on rencontre dans cer- 
tains boorts et dans quelques diamants noirs, nous semblent trop 
importantes pour être dues à une dissémination comparable à 
celle du manganèse ou de l'acide borique. 

A ce point de vue, il est assez curieux de faire remarquer 
que, parmi tous les minéraux qui se trouvent dans un mètre cube 



REPRODUCTION DU DIAMANT 169 



déterre bleue, le plus abondant, et de beaucoup, est le fer titane, 
ainsi que M. Stanislas Meunier l'a démontré. 

Enfin, s'il élait liesoin d'une dernière preuve, elle nous serait 
fournie par ce fer de Canon Diablo qui, au milieu d'une masse 
métallique nous a présenté, entourés de carbone amorphe en 
lanières nettement comprimées, deux petits diamants transpa- 
rents à surface rugueuse et chagrinée. Ici, la nature semble être 
prise sur le fait. Ce carbone a dû cristalliser sous l'action d'une 
forte pression ; le fer était à l'état liquide, et grâce à un refroi- 
dissement brusque, dû à une cause quelconque, il y a eu 
contraction violente de la masse, et le carbone est passé d'une 
densité de 2 à celle de 3,5 ; il adonné du diamant. 

Telles sont les idées, vraies ou fausses, qui m'ont amené à 
changer la direction de mes recherches sur le diamant et à faire 
intervenir la pression. Je ne sais si cette théorie résistera aux 
études de mes successeurs, mais c'est à elle que je dois les expé- 
riences que je vais décrire et qui m'ont amené à reproduire le 
diamant en cristaux microscopiques. 

DÉTAu. DES EXPÉRIENCES. — Pour réaliscr cette expérience, 
j'utilise la pression produite par l'augmentation de volume que 
subit une masse de fonte au moment de son passage de l'état 
liquide à l'état solide. On sait, en effet, que la fonte solide a une 
densité plus faible que la fonte liquide. C'est un fait connu dans 
la pratique industrielle, que les saumons de fonte surnagent, sur 
le bain de la même fonte liquide. 

De même que l'eau, la fonte augmente de volume au moment 
de sa solidification. 

Nous avons donc commencé ces recherches en chauffant au 
chalumeau à oxygène une petite ([uantité de fer dans un creuset 
de charbon, puis nous avons plongé le tout dans l'eau froide. 



170 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Ces premières expériences n'ayant fourni qu'un résultat dou- 
teux, nous avons pensé qu'il était indispensable de saturer le 
fer de carbone à une température plus élevée. Pour arriver à ce 
résultat, nous avons employé le four électrique. A la température 
élevée, fournie par cet appareil, le fer dissout une grande quantité 
de carbone, qui est ensuite abandonné sous forme de g"raphite 
lorsque la fonte revient à son point de solidification. 

L'expérience était réalisée de la façon suivante: 200^' de fer 
doux de Suède, coupés en cylindres de i"^ à 2"" de longueur et 
i"" environ de diamètre, étaient 2:)lacés dans un creuset de char- 
bon et re(;ouverts complètement de charbon de sucre. Nous 
avons donné, dès le début de cet ouvrage^ la disposition du four 
électrique, nous n'y reviendrons pas actuellement. 

On chauffe pendant trois à six minutes avec un courant de 60 
volts et 35o ampères. Le couvercle du four est enlevé et, en 
s'entourant la main d'un linge, on saisit le bord du creuset avec 
une pince de fer, puis on le plonge brusquement dans un vase 
rempli d'eau froide. Le creuset et le métal qu'il contient restent 
au rouge pendant quelques minutes, en dég-ageant des bulles 
g-azeuses qui viennent crèvera la surface du liquide. sans inflam- 
mation. La température diminue rapidement, le creuset se 
refroidit, toute lueur disparaît; l'expérience estterminée(fîg'. 2l\.) 

Ce n'est pas sans une certaine appréhension que nous avons 
exécuté, pour la première fois, cette expérience ; je m'étais 
demandé s'il ne se produirait pas d'explosion au moment où l'on 
placerait dans l'eau un creuset rempli de fer liquide, porté à la 
température de 3ooo°. En réalité, grâce à la caléfaction, l'expé- 
rience est sans danger. Nous avons pu préparer aSo à 3oo culots 
de fer ainsi refroidis brusquement, et nous n'avons jamais eu 
d'accident. Avec d'autres métaux, et en particulier le bismuth, il 
n'en a pas toujours été ainsi. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 



171 



Le culot mélalliqiie est ensuite adaqué par l'acide chlorhydri- 
quc bouillant jusqu'à ce que cet acide ne fournisse plus la réac- 
tion des sels de fer. Il reste alors trois espèces de charbon : du 
graphite en petite quanti té quand le refroidissementaétébrus([ue ; 
un charbon de couleur marron en lanières très" minces, contour- 




FlG. 24. 



nées, paraissant avoir subi l'action d'une forte pression (nous 
avons rencontré la même variété dans différents échantillons du 
fer de Canon Diablo) ; enhn, il s'est formé une très faible quantité 
d'un carbone assez dense qu'il s'agit maintenant d'isoler. 

On traite à plusieurs reprises par l'eau régale, puis par des 
traitements alternatifs à l'acide sulfurique bouillant et à l'acide 
fluorhydrique. Le résidu est ensuite placé dans l'acide sulfurique 
que l'on porte à la température de 200° etdans lequel on projette, 



172 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



par petites quantités, du nitrate de potassium en poudre. Tout le 
carbone amorphe est détruit. La portion la plus dense, examinée 
au microscope, ne contient plus que très peu de graphite et ren- 
ferme différentes variétés de carbone. On lui fait subir alors 
six ou huit attaques au chlorate de potassium et à l'acide azotique 
fumant, préparé par nous, c'est-à-dire aussi exempt d'eau que 
possible. Après un dernier traitement par l'acide fluorhydrique 
bouillant, puis après décantation, par l'acide sulfurique bouil- 
lant, pour détruire les fluorures formés, on lave, puis on sèche 
le résidu et l'on sépare par le bromoforme quelques parcelles à 
densité élevée. 

Après cette première séparation par le bromoforme, le faible 
résidu, recueilli au fond de ce liquide, est lavé à l'éther puis 
placé dans un petit tube rempli d'iodure de méthylène. Quelques 
petites parcelles transparentes se déposent, et des frag-ments 
noirs nagent sur le liquide. On recueille les uns et les autres, 
on les place séparément dans un verre à pied conique, de forme 
bien régulière, en présence d'un grand excès d'eau distillée. 

Il est facile dès lors de les prendre avec une pipette (voir 
Technique de ces expériences) et de les déposer sur une lame 
de verre. On les recouvre d'une lamelle, et on les examine au 
microscope. 

Les fragments opaques ont un aspect chagriné, une teinted'un 
noir gris, identique à celle des échantillons de carbon. Leur 
densité varie de 3 à 3,5, puisque quelques-uns tombent dans 
l'iodure de méthylène et d'autres dans le bromoforme. Certains 
à surface moins rugueuse et d'un noir plus foncé présentent des 
arêtes courbes. D'autres possèdent des angles bien déterminés 
(fîg. 2 5) et qui, à première vue, peuvent appartenir à un cube. 

Pour reconnaître si ces fragments rayent le corindon, on fixe, 
avec un peu de mastic Golaz, un rubis présentant une face bien 



«BPROJDUCTION DU DIAMANT 



173 



polie sur un morceau épais de glace. Avec une pointe fine en 
bois dur, mouillée, on touche les petits fragments noirs, puis 
l'on frotte fortement la surface du rubis. On a eu soin, au préa- 
lable, de regarder cette surface bien éclairée au microscope sous 
un faible g-rossissement. La pointe de bois doit être promenée 






Fia 25. — Diamants noirs de synthèse. Gr. : 100 d. 

sur le rubis dans le sens perpendiculaire aux stries du polissage. 
On reg'arde à nouveau au microscope, et si les parcelles, entraî- 
nées par la tig'e de bois, ont une dureté suffisante, on voit des 
raies plus ou moins profondes marquées sur la face horizontale 
du rubis. Après chaque essai, la surface de ce rubis doit être 
polie à nouveau. Ce procédé nous a permis de reconnaître la 
dureté de poussières très ténues. En faisant légèrement miroiter 
la surface du rubis, on retrouve les plus petites stries. 

La poussière noire, dont nous avons parlé plus haut, rayait le 
rubis avec facilité. 

Il restait à la faire brûler dans l'oxjg-ène. Nous avons fait 




FiG. 26. — Nacelle de platine. 



alors construire une petite nacelle de platine qui portait un 
couvercle creux sur lequel, par estampag-e, se trouvaient formées 
quatre petites cupules à surface brillante et bien polie (fi g-. 26). 



174 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Les petits fragments noirs étaient pris, dans le verre à pied 
rempli d'eau, an fond duquel ils se trouvaient, au moyen d'une 
pipette formée d'un tube effilé. Puis, en posant sur la cupule la 
pointe de la pipette, et en redressant cette dernière, les fragments 
tombaient gTace à leur densité, et restaient, avec quelques 
gouttes d'eau, à la surface du platine. La nacelle était portée à 
l'étuve'pour évaporer l'eau. On plaçait ensuite la petite cupule 
qui renfermait les frag'ments noirs sous le champ du micros- 
cope, et l'on en dessinait l'im.age à la chambre claire. 

Cette nacelle était disposée enfin dans un petit appareil de 
platine (fig*. 27), formé d'un tube fermé par un ajutage à frotte- 



J c 



^^ 



y^" 



FiG. 27. 

ment doux, et traversé par un courant d'oxygène. L'appareil 
était chauffé, dans la partie médiane, qui contenait la nacelle, 
par un chalumeau à g-az dont la température était d'environ 
1200°. On chauffait de vingt à trente minutes, on laissait refroi- 
dir, et l'on portait à nouveau sous le champ du microscope, en 
plaçant la nacelle dans le même sens que précédemment. On 
dessinait alors à la chambre claire le contenu de la cupule de 
platine, ce qui était facile, carie fond brillant formait miroir et, 
en comparant les deux dessins, on voyait quels étaient les 
fragments qui avaient disparu et si, à leur place, il restait quel- 
que peu de cendres. 

Le tube de platine dont nous venons de parler pouvait être 
remplacé par un tube de porcelaine de Berlin, de o'",3o de 
longueur, fermé par des ajutages de verre fixés au mastic Golaz. 
On disposait, à la suite de l'appareil, un petit barboteur renfer- 
mant de l'eau de baryte qui se troublait aussitôt qu'il se produi- 



REPRODUCTION DU DIAMANT 



175 



sait de l'acide carbonique. Un barboteur identique se trouvait, 
bien entendu, avant le tube à combustion et était séparé de ce 
dernier par un tube à potasse fondue, de façon à indiquer si 
l'oxyg-ène préparé par nous ne renfermait pas une petite quantité 
d'acide carbonique. 

Une trace de carbone peut être facilement reconnue par ce 
procédé, ainsi que je m'en suis assuré par des expériences préli- 
minaires. 

Les diamants noirs, de densité 3 à 3,5, retirés de notre 
culot de fer, brûlaient dans l'oxyg'ène en donnant de l'acide 
carbonique, et laissaient un très lég-er résidu de cendre ocreuse, 
à la place qu'ils occupaient sur la petite cupule de platine. 

Les fragments transparents ont un aspect gras ; ils s'imbibent 
de lumière et possèdent un certain nombre de stries parallèles, 
et parfois des impressions triang-ulaires. Ces derniers fragments 
sont, le plus souvent, entourés d'une g-aine de charbon noir ; on 
ne les reconnaît qu'après les attaques au chlorate de potassium 
qu'il faut porter quelquefois jusqu'au nombre de dix. 










••i-t 







«•' /. 



v^v-r- 



FiG. 28. 



Gr. : 100 d. 



Quelques-uns de ces diamants sont à surface arrondie (lig'. 28, 
B), d'autres paraissent brisés en menus morceaux (fig. 28, A). 
Un de ces frag-ments A était légèrement coloré en jaune, ainsi 
que le cube B de la figure 29. . 



Il6 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



D'autres se présentent sous forme de cubes (fîg'. 29, B), ou 
possèdent une forme irrég'ulière (fîg-. 29, A et C). Leur densité 
à tous est voisine de 3,5 puisqu'ils tombent dans l'iodure de 
méthylène ; ils rayent le rubis très profondément, et ils brûlent 
dans l'oxyg-ène sans laisser de cendres, ou en produisant une trace 
de cendre légèrement ocreuse avec production d'acide carbonique. 



>- 




y if 






FiG. 29. — Diamants transparents de synthèse. Gr. : 100 d. 

Quant au rendement de ces premières expériences, il a été 
tellement faible, que nous n'avons pu réunir les quelques milli- 
grammes de cristaux transparents nécessaires pour peser l'acide 
carbonique produit par la combustion. Du reste, un certain 
nombre de ces culots ne nous ont rien donné, ce qui tient à ce 
que la pression a été insuffisante. Il arrive parfois que la croûte 
métallique, formée pendant le refroidissement brusque, est 
brisée et que le métal de l'intérieur encore liquide est repoussé 
à la surface. D'autre part, les dégagements gazeux forment des 
g"éodes au milieu du métal et empêchent la pression d'être régu- 
lière. Dans ces cas, qui n'ont été que trop nombreux, après les 
traitements au chlorate de potassium et à l'acide fluorhydrique, 
il ne restait absolument rien sur le champ. du microscope. 

Pour que la préparation réussisse mieux, nous avons cherché 
à entourer un culot de fonte d'une enveloppe de fer doux. Voici 
comment on réalise cette expérience : 



REPRODUCTION DU DIAMANT 177 

Du charl)on de sucre est fortement comprimé clans un cylindre 
de fer doux fermé par un bouchon à vis de même métal (fig-. 3o). 
Ce cylindre a o'",o4 de haut et o'",oi de diamètre intérieur. Son 
épaisseur est de 8'"'" à lo™'". On fond au four électrique une 



Fig. 30. 



quantité de fer doux de 5o^'' à 200'''^', opération qui n'exige que 
quelques minutes, puis dans le bain liquide on introduit rapi- 
dement le cylindre contenant le charbon. Le creuset est aussitôt 
sorti du four et trempé dans un seau d'eau. On détermine ainsi 
la formation rapide d'une couche de fer solide, et, lorsque cette 
croûte est au rouge sombre, on retire le tout de l'eau et on laisse 
le refroidissement se terminer à l'air. 

Lorsque l'on brise un culot ainsi formé, on trouve à l'extérieur 
une couche de fonte, puis du métal moins carburé et, au centre, 
une partie riche en carbone dans laquelle se trouvent les petits 
diamants. La quantité de diamant noir produite paraît plus 





v.v. 



Fig. 31. — Diamants uoira du cylindre. Gr. : 80 d. 

grande que dans le procédé précédent. Le rendement est un peu 
supérieur bien que toujours très faible. Un certain nombre de 
culots ne valent rien par suite de la rupture de la couche externe 
ou par suite de la production de géodes. 

FOUR BLECTKIQUE. 12 



178 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Les attaques se font par les procédés qui ont été décrits plus 
haut . 

Nous avons obtenu ainsi les diamants noirs de la figure 3 1 et 
des diamants transparents. 

Un de ces diamants transparents (fig-. 82) mesurait o'"™,38, 
soit environ quatre dixièmes de millimètre dans sa plus g-rande 
longueur. Son aspect était tout à fait caractéristique ; il tombait 
dans l'iodure de méthylène et, brûlé dans la petite nacelle de 
platine, il a disparu dans l'oxjg-ène vers 900" en fournissant de 
l'acide carbonique. En retirant avec précaution la nacelle, du 
tube dans lequel avait été faite la combustion, on retrouva à la 





FiG. 32. — Diamant transparent du cylindre. FiG. 33. — Gr. : ICO d. 

place de ce petit fragment, une trace de cendres, à peine visible 
au microscope, ayant conservé la même forme et qui avait une 
couleur d'un gris ocreux. 

Un diamant (fig. 33) d'une belle limpidité et bien cristallisé, 
provenant d'une autre préparation, a brûlé de même dans 
l'oxygène en ne laissant pas de cendres. 

D'une façon générale, lorsque le fer employé dans ces expé- 
riences est bien exempt de silicium et lorsque le creuset ne ren- 
ferme pas d'alumine, les frag-ments noirs ou transparents ne 
fournissent point de cendres par leur combustion dans l'oxy- 
gène. 

Expériences faites dans la limaille de fer. — Il nous a sem- 



niîpnouucTiON du j)iamant i79 



blé (|iic la vitesse de refroidissement avait une influence capitale 
sur la formation de ce carbone cristallisé. 

Lorsque nous refroidissons notre creuset dans l'eau, la calé- 
faction empêche tout contact entre la fonte portée au rouge et le 
corps liquide. 

Le refroidissement, au début, se produit donc surtout par 
rayonnement. Pour diminuer plus rapidement la température, 
nous avons essayé de refroidir la fonte liquide par conductibilité. 
Pour cela, 200^'" de fonte, saturés de carbone au four électrique, 
sont versés dans une cavité pratiquée au milieu d'une masse de 
limaille de fer et recouverts de suite d'un excès de cette même 
limaille. La fonte s'entoure de fer en fusion et le tout se refroi- 
dit rapidement, grâce à la conductibilité de la limaille. Après 
attaque par les acides, après le traitement par le chlorate de 
potassium et l'acide azotique, enfin après l'action de l'acide 
fluorhydrique, puis de l'acide sulfurique bouillant, il reste de 
petits diamants de forme arrondie présentant rarement une 
apparence cristalline et renfermant presque toujours à l'inté- 
rieur de petits points noirs qu'on appelle crapauds en terme de 
joaillerie (i). 

(1) On rencontre dans la nature, aussi bien au Brésil qu'au Cap, des diamants transpa- 
rents renfermant des inclusions de forme variable. Ces inclusions peuvent être de 
nature différente, mais les plus nombreuses sont noires et, lorsqu'elles sont abondantes, 
elles fournissent cette variété de carbone cristallisé, à aspect gras, que l'on désigne 
sous le nom de diamant noir. 

Nous pouvons démontrer que ces inclusions noires sont dues à une variété de carbone 
différente du diamant, de la façon suivante : un diamant noir de 2!?'',2365, présentant 
quelques petites plages transparentes, a été enveloppé d'un morceau de toile^ placé sur 
une enclume et brisé au marteau. Il s'est clivé dès le premier choc, et nous a fourni 
unpointement octaédrique très net. Nous avons réduit le tout en poudre fine au mortier 
d'Abicbé, et cette poussière, d'un gi-is noir, examinée au microscope, est formée de 
fragments, renfermant de nombreux crapauds. 

On chauffe alors un centigramme environ de cette poudre dans un tube de verre de 
liohême traversé par un courant d'oxygène, à une température inférieure de 200° à la 
température de combustion du diamant. L'expérience dure une demi-heure. On constate 
d'une façon très nette, un léger dégagement d'acide carbonique, qui s'arrête bientôt et 



180 



LE FOUR ELECTRIQUE 



Ces diamants à crapauds ont une densité de 3,5, rayent le 
rubis et brûlent avec facilité dans l'oxyg-ène en donnant de 
l'acide carbonique. Dans cette nouvelle expérience, la pression 
semble avoir été moins forte et la transformation du carbone 
en diamant moins complète; le rendement, du reste, est toujours 
assez faible. L'expérience du refroidissement par la limaille de 
fer a été répétée un assez g-rand nombre de fois (une quarantaine 
environ). Lorsque le culot a été régulièrement formé et qu'il ne 




"KIMZ. 



FiG. 31. — Diamants à crapauds. Gr. : 80 d. 

renfermait pas de cavité, le résultat a toujours été le même. La 
forme des crapauds était variable, tantôt formée de petits points 
noirs répandus au hasard, tantôt produisant des plages de peu 
d'étendue (fig. 34). 

Nous regardons cette formation des diamants à crapauds 

qui est mis en évidence par de l'eau de baryte. Après refroidissement le diamant a 
perdu sa teinte grise ; il est devenu blanc et, au microscope, on ne retrouve .plus de 
crapauds. La matière noir, que renfermait ce diamant, brûle donc dans l'oxygène en 
fournissant de l'acide carbonique et le diamant reprend sa transparence. 

L'expérience ne réussit qu'avec du diamant noir réduit en poudre très fine. 

Un éclat de diamant noir chuauffé dans les mêmes conditions, ne se décolore pas» 
L'expérience réussirait peut-être en chauffant, avec précaution, ce diamant dans de 
l'oxygène comprimé. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 181 

comme très importante, puisqu'elle nous fournit des résultats 
comparables à ceux que nous rencontrons dans la nature. De 
plus, leur faciès tout spécial permet de suite de reconnaître ces 
fragments pour du diamant. Il arrive en effet parfois, que l'on 
obtient de petits grains trapsparents, dont la densité est supé- 
rieure à celle de l'iodure de méthylène, qui ont résisté à toutes 
les attaques des acides et du chlorate de potassium et qui ne sont 
point formés de carbone. Ces parcelles ne présentent jamais 
d'angles déterminés, de stries ou d'impressions triangulaires ; 
elles sont arrondies et ne brûlent pas dans l'oxygène. On les 
retrouve après la combustion sur les cupules de platine ; leur 
forme n'a pas changé, parfois seulement leur surface est légère- 
ment dépolie. Cette substance s'est produite particulièrement 
avec les fontes riches en silicium, ou bien lorsque nos électrodes 
renfermaient une notable proportion de silice et d'alumine ; nous 
y reviendrons à propos de l'analyse quantitative du diamant de 
synthèse. 

Expériences faites dans le plomb fondu. — La formation des 
diamants à crapauds nous a amené à chercher un refroidisse- 
ment plus rapide par conductibilité. Nous avons pensé alors à 
refroidir notre fonte liquide saturée de carbone, en la plongeant 
dans un bain d'étain en fusion. L'expérience n'a pas donné de 
bons résultats, parce que la fonte fortement chauffée s'unit avec 
facilité à l'étain ; il se formait au milieu du liquide de longs fila- 
ments d'un alliage de fer et d'étain, et nous n'avions aucune 
masse agglomérée. 

De plus, lorsque nous plong-ions notre creuset rempli de fonte 
à 3 000° dans le bain d'étain liquide, maintenu aux environs de 
son point de fusion, la combinaison de fer et d'étain dégag-eait 
de la chaleur, et toute la masse ne tardait pas à être portée à une 
température trop élevée pour que notre expérience puisse réussir. 



182 LE FOUR ÉLECTiUQUE 



L'étain, ne donnant que de mauvais résultats, a été remplacé 
par le plomb liquide, maintenu autant que possible aux environs 
de son point de fusion, c'est-à-dire vers 325°. Le creuset conte- 
nant la fonte était rapidement introduit au fond d'un bain de 
plomb de o'",io environ de profondeur. La fonte étant plus 
légère que le plomb fondu, il se détachait du creuset des masses 
qui tendaient à prendre la forme de sphères et qui s'élevaient 
plus ou moins rapidement au travers du plomb liquide. Lorsque 
la fonte est saturée de carbone au four électrique, elle est telle- 
ment pâteuse, qu'il est possible de retourner le creuset qui la 
contient sans rien renverser. iVussitôt que la température 
s'abaisse, le métal ne tarde pas à redevenir liquide, en même 
temps qu'il abandonne du graphite. Les plus petites sphères, 
celles qui ne mesuraient que o'",oi ou o™,02 de diamètre, étaient 
solides et suffisamment refroidies en arrivant à la surface du 
bain. Les autres, lorsqu'elles parvenaient encore liquides à la 
partie supérieure du plomb, produisaient à l'air la combustion 
de ce métal avec dégagement d'abondantes fumées de litharge 
et parfois projection d'oxyde ou de métal incandescent. Quelques 
minutes plus tard, on enlevait tous les globules métalliques qui 
nageaient sur le plomb fondu, on attaquait le plomb dont ils 
étaient recouverts par l'acide azotique, puis on les soumettait 
au traitement indiqué précédemment pour nos autres culots 
métalliques. 

Dans ces conditions le rendement, tout en étant toujours très 
faible, a été un peu meilleur. Mais ce qui nous a frappé tout 
d'abord, c'est la limpidité des diamants transparents ainsi obte- 
nus ; nous n'avions plus de diamants à crapauds, et la surface de 
quelques-uns d'entre eux présentait des cristallisations très 
nettes. Nous y avons reconnu de très nombreuses stries paral- 
lèles et de petites impressions de cubes semblables à celles 



ItEPltODUCTlON DU DIAMANT 183 



que l'on rencontre parfois dans certains diamants naturels. 
Un de ces diamants transparents (fig. 35), dont le diamètre 
atteignait o'""',57, présentait la forme d'un triangle dont les 
angles étaient arrondis. Sa limpidité était parfaite; sur un 
point, à droite, il laissait voir une légère cavité et sa surface 
était recouverte d'impressions ayant l'aspect de petits cubes. 
Trois mois après sa formation, ce diamant, qui était serré entre deux 
lamelles de verre, s'est fendu sur deux points différents. Nous 




FlG. 35. — Diamant par refroidissement dans le plomb. 

avons pu suivre pendant quelque temps l'agrandissement de 
ces petites fentes, et, après trois semaines, le diamant a été trouvé 
sur sa préparation brisé en plusieurs morceaux. 

Cet accident s'est produit aussi sur un autre échantillon^ qui 
a été retrouvé de même, entre les deux lamelles de verre, pul- 
vérisé en menus fragments. 

Cette production de diamants, qui éclatent plusieurs mois 
après leur préparation, nous paraît assez importante. On sait que 
certains diamants, retirés des mines du Cap, présentent des 
phénomènes identiques. Il nous semble que ces accidents des 
fragments microscopiques que nous avons obtenus et des dia- 
mants du Cap, doivent être attribués à la forte pression que les 
uns et les autres ont subie, au moment de leur formation. 

Les échantillons de diamants, préparés par cette méthode de 
refroidissement dans le plomb fondu, étaient très curieux à exa- 
miner au point de vue de leur forme. Le plus souvent la 



184 



LE FOUR ELECTRIQUE 



surface de ces diamants était lisse et brillante (fig-. 36), parfois 
elle était chagrinée, creusée par de petites capsules présentant 
un aspect spécial que l'on rencontre souvent dans les diamants 
naturels. Ces cristaux possédaient un relief très accusé. Ils 
avaient toujours l'éclat gras particulier au diamant. Enfin, quand 
un rayon lumineux pénétrait à l'intérieur, ils s'illuminaient et 
semblaient jDOur ainsi dire s'imbiber de lumière. Quelques-uns 
se présentaient en cubes ou en octaèdres à face arrondie. 
M. Bouchardat, professeur de Minéralogie à l'Ecole supérieure 




Fig. 33. — Diamant par refroidissement Fig. 37. 
dans le plomb. Gr. : 100 d. 




Diamant cristallisé en cube. 
Gr. : 10 J d. 



de Pharmacie, a bien voulu examiner ces cristaux au point de 
vue de leur forme, et il en a rencontré un, entre autres, possédant 
nettement la forme d'un trapézoèdre à douze faces, c'est-à-dire 
se présentant comme une forme hémiédrique du système cu- 
bique. 

Examinés en lumière polarisée convergente, tantôt ces cris- 
taux (fig-. 35 et 36) ne présentent aucun phénomène de coloration 
(c'est le cas le plus général), tantôt ils prennent des teintes 
faibles (fig. 37). Nous avons eu plusieurs fois l'occasion d'étu- 
dier des cristaux de diamants naturels qui nous ont présenté des 
phénomènes de coloration beaucoup plus intenses. Il nous 



RÉPHODUCTION DU DIAMANT 185 



semble que ces colorations bien connues peuvent s'expliquer faci- 
lement parla pression nécessaire à la production de ces cristaux. 

Nous en décrirons quelques-uns. Celui qui est représenté 
(fig-. 87) et qui, dans sa plus grande long'ueur, mesure o™'",4o est 
une pierre d'une transparence parfaite qui laisse voir au travers 
de sa masse les plus petits détails de la partie inférieure. C'est 
un assemblage de cristaux aussi épais que longs et présentant 
des impressions carrées en très grand nombre. Il est formé de 
plag'es superposées à cristallisation troublée. Sur les côtés, on 
distingue de très nombreuses stries parallèles. 

Le diamant représenté (fîg. 38) a la forme d'une goutte 






Fia. 38. — Diamant en forme de goutte. Gr. : 80 d. 

qui aurait été solidifiée brusquement. Sa surface est chagri- 
née et son aspect est identique à certains diamants du Brésil. 
J'ajouterai que cet aspect est tout à fait caractéristique. 

Expériencea faites en grenaillant le métal fondu. — Dans 
une nouvelle série d'expériences, nous avons cherché à diminuer 
le volume du fer en fusion et aie refroidir beaucoup plus rapi- 
dement. 

L'expérience idéale à réaliser, consisterait à amener la fonte 
liquide sous forme d'une sphère, et à exercer ensuite sur elle 
une pression très grande. Un tel résultat peut être atteint sur un 
petit volume de matière, en laissant tomber d'une certaine 
hauteur la fonte liquide saturée de carbone au moyen du four 
électrique, et en la refroidissant brusquement dans un bain de 
mercure. 



186 



LE FOUK ELECTRIQUE 



Nous avons disposé un four électrique en pierre de Courson, 
analogue à ceux que nous employons journellement, mais dont 
le fond portait une ouverture cylindrique de 6''" de diamètre. Les 
électrodes ([ui amenaient le courant avaient 5°"^ de diamètre ; 
celle du pôle positif était creuse ; elle portait, suivant son axe, 
un canal cylindrique de 1 8™™ de diamètre dans lequel pouvait se 
mouvoir avec facilité une tige de fer, que l'on avançait ou 
que l'on reculait à volonté. 

Ce four (fig*. 3()) était disposé sur deux tréteaux et en dessous 




FiG. 39. 



Four à grenaille. 



se trouvait une marmite de fer, contenant du mercure sur une 
épaisseur de io'="', surmonté d'une couche d'eau deux fois plus 
épaisse. On commençait par faire jaillir l'arc, et l'on employait 
un courantde i ooo ampères et 6o volts. Lorsque le rég-ime normal 



UEPRODUCTION DU DIAMANT 187 

du four était établi, et que la chaux commençait à disliller, ce 
([ui demandait deux à trois à minutes au plus, on avançait lente- 
ment la tige de fer; le métal approchait de l'arc, fondait, se 
carburait avec rapidité, puis la fonte en fusion tombait sous 
forme de sphères très régulières. Ces sphères incandescentes 
traversaient la couche d'eau et, en vertu de leur vitesse acquise, 
tombaient jusqu'au fond du mercure, où elles étaient refroidies 
par conductibilité. 

Une fois l'expérience en marche, elle se réglait avec la plus 
grande facilité, et il était possible, en quelques instants, de 
grenailler plusieurs kilogrammes de fonte de fer. 

Lorsque l'on retirait cette masse de grenailles, ([ui nageait 
sur le mercure, on y rencontrait un assez grand nombre de 
sphères ou d'ellipsoïdes aplatis, de forme régulière et d'une 
homogénéité parfaite. Ils mesuraient o"',oi au plus de diamètre, 
parfois 4™'" ^^ 5""" seulement. Ils étaient mis de côté pour être 
attaqués par les acides en suivant la méthode indiquée précé- 
demment. 

Les autres grenailles, de forme irrégulière, qui avaient roche 
ou qui renfermaient des géodes plus ou moins grandes, permet- 
tant de les écraser facilement sous le marteau, n'étaient point 
traitées par les acides. Nous nous étions assuré, dès les premières 
expériences, qu'elles ne renfermaient point de carbones de grande 
densité et que, soumises au traitement habituel, elles ne laissaient 
aucun résidu sous le microscope. 

Toute cette fonte était suffisamment saturée de charbon, car 
elle renfermait du graphite, que l'on pouvait voir dans les géode s 
des grenailles de mauvaise qualité. 

Les sphérules de forme régulière nous ont fourni du diamant 
noir et du diamant transparent. Ce dernier corps était en cris- 
taux très petits, ce qui n'a pas lieu de nous surprendre. Mais 



188 



LE FOUR ELECTRIQUE 



quelques-uns de ces cristaux présentaient une régularité remar- 
quable ; nous citerons, par exemple, un octaèdre (fig-. 4o, A et 
B) mesurant o™™,oi 6 dans sa plus grande longueur qui tom- 
bait dans l'iodure de méthylène et qui, brûlé sur la nacelle 
de platine, a disparu en ne laissant pas de cendres. Ces petits 
cristaux rayaient le rubis et j^ossédaient l'éclat et l'aspect du dia- 
mant. 

Grâce à l'obligeance de M. Guicliard, ingénieur de la Société 





i-iE-f/i 



FiG. 40. — Diamants de la grenaille de fer. Gr. : 100 d. 



Edison, nous avons pu réaliser la même expérience, sous une 
autre forme. 

Le four électrique, dont nous venons de parler, a été disposé 
au-dessus d'un puits de Sa™ au fond duquel se trouvait un seau 
de fer contenant l'eau et le mercure. Aussitôt que le four eut 
atteint sa température normale, nous avons fait avancer la barre 
de fer, dans l'axe de l'électrode positive, en ayant soin de pro- 
duire la fusion d'une assez g-rande quantité de métal pour que la 
g-renaille formée fût d'un diamètre un peu plus grand. On voyait 
alors des sphères de fonte en fusion atteignant de o'",02 à o"^,o3 
de diamètre, qui tombaient verticalement, en donnant de loin en 
loin une rare étincelle et qui disparaissaient sans bruit dans l'eau 
placée au fond du puits. 



hepuoduction du diamant 189 

Au point de vue de la production du diamant, cette préparation 
a été très mauvaise, car notre épaisseur de mercure était insuffi- 
sante pour une telle vitesse de_ chute, et le métal fondu s'épar- 
pillait en fragments de forme quelconque. 

Mais deux choses sont à retenir dans cette expérience : 

Lorsque l'une de ces sphères venait à toucher le bord du baquet 
au centre duquel était placé le seau métallique, ou lorsqu'elle 
rencontrait le sol, elle produisait une flamme, se brisait en glo- 
bules étincelants, en faisant entendre un bruit analogue à celui 
d'un coup de fusil. Cette sphère de métal paraissait saturée de 
gaz et éclatait comme un bolide. 

Le deuxième fait qui nous a frappé est le suivant : 

Au moment où la boule de métal quitte le four électrique, elle 
est d'un éclat éblouissant, mais, dans sa chute si rapide, elle n'a 
pas parcouru un espace de o'",5o que déjà la vive lumière qu'elle 
projette a bien diminué. Une chambre pratiquée au fond du 
puits nous a permis de voir nettement les sphères, au moment où 
elles arrivaient au contact de l'eau, et, d'après leur couleur, 
nous pouvons dire que leur température avait déjà considérable- 
ment changé. 

Expériences faites dans des blocs métalliques . — Cette der- 
nière étude nous a conduit à remplacer le mercure par un 
bloc métallique . Un cylindre de fer de o"^^ 1 8 de longueur et de 
0*^,14 de largeur a été préparé au tour. On a foré ensuite, dans 
son axe, une ouverture cylindrique de 3"*^ de diamètre et d'une 
profondeur de o™,i2, dans laquelle pouvait glisser, à frottement 
doux, un cylindre de même métal. 

Cet appareil a été disposé dans un baquet rempli d'eau froide. 
On a fondu ensuite, au four électrique^ 4oo^' de fer qui s'est 
saturé de carbone. Ce liquide a été coulé dans le bloc métal- 
lique que l'on a fermé rapidement au moyen du cylindre de fer. 



190 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Dans ces expériences, le refroidissement e^t très brusque. 
On enlève, au tour, tout le métal qui constitue le bloc, et la 
masse de fonte que l'on trouve à l'intérieur est soumise aux 
traitements décrits plus haut. 

Cet essai nous a donné de meilleurs résultats ; le rendement, 
sans être très élevé, était supérieur à celui du métal grenaille. 
Le diamant était accompagné d'un g-raphite en cristaux trapus 
d'une densité de 2,35. Quelques parcelles de diamant étaient 
bien cristallisées et d'une transparence parfaite, tandis que 
d'autres renfermaient des crapauds. 

Pour augmenter encore la vitesse de refroidissement, nous 
avons répété la même expérience dans un bloc de cuivre, de 
mêmes dimensions. Le rendement en poids n'est pas plus élevé, 
seulement les diamants sont bien transparents, et le nombre 
des diamants à crapauds est plus restreint. Ils ne sont pas 
accompagnés de fragments denses, transparents et non com- 
bustibles. 

Gaine de feu. — Le phénomène de la g'aine de feu a été 
découvert par MM. Fizeau et Foucault (i) ; il fut étudié ensuite 
par M. Planté, puis par MM. Violle et Ghassagny (2), et enfin 
MM. Hoho et Lagrange ont cherché à l'appliquer dans l'indus- 
trie (3). 

Ce phénomène qui se produit lorsque l'on fait passer un 
courant trop intense dans un liquide conducteur, permet de 
porter le métal d'une électrode à son point de fusion. 

Nous avons réalisé cette expérience avec un tube de fonte, 
renfermant en son axe un cylindre de charbon, et nous avons 

(1) Fizeau et Foucault. Recherches sur l'intensité delà lumière émise par le char- 
ton dans l'expérience de Y)3,\y.Aim. de Cliini.etde Phys.. 3" série, t. II, p. 383; 1844. 

(2) Violle et Ghassagny. Société dv Physique^ 1889, et Comptes rendus, février 
1880. 

(3) Hoiio et Lagrange. Comptes rendus, 13 mars 1893. 



nEPUODUCTION DU DIAMANT 191 

recueilli des g-oiiUes de mêlai liquide, au milieu de la solution 
de carbonate de soude qui servait d'électroljte. 

Les g"renailles, ainsi obtenues, ont toujours été de forme irré- 
giilière et incomplètement saturées de carbone : elles ne renfer- 
maient pas de diamants. 

Essai de solubilité du carbone dans le bismuth. — On sait 
que le bismuth présente, à un haut degré, la propriété d'aug- 
menter de volume, en passant de l'état liquide à l'état solide. 
Nous avons tenu à étudier la solubilité du carbone dans ce 
métal. 

On a commencé par chauffer du bismuth, dans une nacelle de 
charbon, placée dans un tube de même substance au milieu du 
four électrique. Le courant employé était de 35o ampères et 
60 volts. L'expérience a été très courte à cause de la facile vola- 
tilisation de ce métal. Après refroidissement de la masse non 
volatilisée, le restant du bismuth ne contenait ni carbone amor- 
phe, ni graphite. 

On a chauffé ensuite du bismuth en présence de charbon de 
sucre, dans un creuset de charbon, avec un courant de Go volts et 
de 35o ampères. 

Lorsque la masse était au rouge, on l'a plongée dans l'eau, et 
il s'est produit de suite une violente explosion avec projection de 
l'eau et de tout le métal, ce dernier pulvérisé en très petits 
fragments. 

La même expérience a été recommencée et a donné les mêmes 
résultats. 

Refroidissement brusquede V argent. — L'argent possède aussi, 
lorsqu'il est saturé de carbone, l'intéressante propriété d'aug- 
menter de volume en passant de l'état liquide à l'état solide (i). 

(1) Lorsque l'on refroidit brusquement dans l'eau un culot d'argent ne contenant pas 
de carbone, le culot se contracte par refroidissement ; les bases du cylindre sont con- 



192 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



A la température de sa fusion, l'arg-ent ne dissout que des 
traces de charbon, mais si l'on chaufFe de l'argent, dans le four 
électrique, de façon à l'amener en pleine ébullition, en contact 
avec une brasque de charbon de sucre, il dissout alors une cer- 
taine quantité de carbone. 

En le refroidissant rapidement, c'est-à-dire en plongeant 
dans l'eau froide le creuset qui le contient, il se forme un 
culot emprisonnant une partie de l'arg-ent liquide et ce der- 
nier, en passant de l'état liquide à l'état solide, sera soumis 
à une forte pression. Le carbone, qui se déposera dans le 
centre du culot, prendra une densité bien supérieure à celle 
du graphite. Après l'expérience le métal est attaqué par l'acide 
azotique bouillant, et il reste une poudre que l'on examine au 
microscope. Cette matière est complexe. Si les électrodes du 
four ou les creusets renferment des composés siliciés, elle 
contient des cristaux de silice empilés, décrits par M. Marsden. 
On y trouve aussi du corindon et du siliciure de carbone 

Ce résidu est soumis au traitement que nous avons indiqué 
précédemment : action alternée de l'acide sulfurique bouillant 
et de l'acide fluorhydrique, attaque par le mélange oxydant, 
par l'acide fluorhydrique, puis par l'acide sulfurique. 

A la suite de ce traitement et dans des recherches qui ont été 
répétées un grand nombre de fois, nous n'avons jamais obtenu 
que du diamant noir. Il nous est resté souvent, avec ce carbon, 

caves. Au contraire, lorsque l'on expérimente sur une fonte d'argent, sur un métal 
saturé de carbone, on remarque qu'après le refroidissement les bases sont convexes. 
Dans ce dernier cas, la partie cylindrique a moulé très exactement les moindres détails 
du creuset. Il semble donc que le carbure d'argent seul, puisse augmenter de volume, 
en passant de l'état liquide à l'état solide. Ces résultats concordent avec les recherches 
de MM. W. Chandler Roberts et T. Wrightson [Proc. Pliys. Suc, t. IV, p. 195), 
qui ont établi que la densité de l'argent à l'état liquide, aux environs de son point 
de fusion, est de 9,51, tandis que la densité de l'argent solide est de 10,57. 

Nous avons trouvé un résultat identique pour le fer et pour l'aluminium liquides 
lorsqu'ils sont saturés de carbone. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 193 

quelques cristaux transparents dont certains avaient une appa- 
rence octaédrique (i), mais ils disparaissaient lentement par 
une série d'attaques successives et très énergiques à l'acide sul- 
furiqUe concentré. On peut aussi produire leur disparition, sans 
toucher au diamant noir, par une fusion au bisulfate de potas- 
sium à basse température. 

Le résidu est ensuite traité par l'iodure de méthylène. 

Dans ces recherches, il est très important de multiplier les 
attaques au chlorate de potassium et à l'acide azotique, si l'on 
veut enlever l'argent qui imprègne le diamant noir. 

Il se produit, dans ces conditions, un rendement plus grand 
en diamants noirs que dans les culots de fer. Ce diamant noir 
ou Carbon se présente, soit sous l'aspect grenu, soit sous 
l'aspect de plaques pointillées {2)^ soit en masses à cassures 
conchoïdes, à aspect peu brillant et gras, d'une densité qui peut 
varier entre 2,5 et 3,5. 

Cette expérience, qui ne conduit pas jusqu'au diamant trans- 
parent, est intéressante, en ce sens qu'elle nous montre l'exis- 
tence d'une série de carbons, dont la densité croît depuis la 
densité du graphite jusqu'à la densité de 3 et au-dessus. En 
traitant le mélange par le bromoforme, nous avons pu obtenir 
un carbon rayant le rubis et brûlant dans l'oxygène à 1000°. Ce 
diamant noir se forme toujours au centre du culot ; nous avons 
pu nous en assurer de la façon suivante : si l'on prend un de ces 
culots d'argent refroidi brusquement, de forme bien régulière, 
et sans bulle, et qu'on le fasse scier en deux parties égales per- 
pendiculairement à sa base, en attaquant par l'acide azotique 
la section ainsi produite, on obtient, en peu d'instants, la 

(1) Les cristaux de siliciure de carbons, brisés et regardés sur la tranche, peuvent 
être pris pour des pointements octaédriques. 

(2) Quelques échantillons de charbon remis par Marignac, de Genève, à M. Des Cloizeaux, 
possèdent le même aspect. 

FOUR ÉLECTRIQUE. 13 



194 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



majeure partie du diamant noir formé. Au contraire, si l'on 
prend un culot non scié et que l'on attaque sa surface par 
l'acide, le dépôt noir qui se forme est constitué en majeure 
partie par du g-raphite et ne renferme pas de carbon. 

Nous ajouterons que les culots d'argent fin, que nous avons 
employés au début de ces recherches, contenaient parfois, sans 
que nous le sachions, une très petite quantité d'or ; nous avons 
retrouvé quelques grains de diamant noir imprégnés de ce métal, 
qui disparaît rapideinent dans l'eau régale (i). Il est assez 
curieux de rapprocher cette remarque de la découverte faite par 
M. Des Gloizeaux, de carbons renfermant de petites paillettes 
d'or. 

E. — Combustion des diamants de synthèse. 

Nous avons reconnu que les cristaux obtenus au moyen du 
fer et de l'argent, refroidis dans l'eau, possédaient la densité et 
la dureté du diamant transparent et noir ; de plus, ils brûlaient 
dans l'oxygène à une température de 700° en donnant de l'acide 
carbonique. Pour établir nettement que cette substance est du 
diamant, il ne reste donc plus qu'à faire une combustion en 
poids. 

Cette partie de nos recherches a été la plus délicate. Le ren- 
dement dans ces expériences est très faible, et la séparation des 
cristaux microscopiques de diamant est longue et difficile. 

Ce faible rendement tient à plusieurs causes. Lorsque la fonte 
est refroidie très brusquement, le carbone qui se trouve en solu- 
tion n'est pas mis en liberté. Or, comme il faut que notre refroi- 
dissement soit rapide pour former une croûte solide et résistante, 

(1) L'or s'est réuni dans la partie centrale encore liquide. Ce fait semble indiquer 
qu'il n'existe pas d'alliage défini d'or et d'argent . 



hEPhODUCTION DU DIAMANT 195 

à la surface du culot métallique, on s'expli([ue que, pour des 
ling-ots de aGO^*", la teneur en diamants soit si faible. La partie 
centrale qui peut encore être liquide n'a pas le temps d'abandon- 
ner, avant sa solidification, une grande quantité de carbone. Il 
faudrait, théoriquement, faire agir une pression déterminée, sur 
une masse de fonte saturée de carbone à haute température qui 
se refroidirait lentement. De plus, au moment du passag-e de 
l'état liquide de la fonte à l'état solide, il se dégage des gaz qui 
empêchent la pression d'être uniforme. Enfin, après ces mon- 
breuses attaques, les liquides sont décantés et, lorsque nos 
petits diamants sont bien nettoyés, plusieurs des fragments 
nagent sur l'eau et nous avons plusieurs fois perdu ainsi de beaux 
échantillons. 

En opérant sur une trentaine de culots d'argent, nous avons 
pu, par les méthodes que nous avons indiquées, séparer o^',oo6 
de diamant noir, tombant au fond de l'iodure de méthylène et 
rayant énergiquement le rubis. 

Pour faire la combustion de cette substance, nous avons dis- 
posé notre appareil de la façon suivante (fig. 40 * 

Un tube de porcelaine de Berlin, vernissé à l'intérieur et à 
l'extérieur, d'une longueur de o™,6o, était disposé sur une bonne 
grille à analyse, dont la température maximum, mesurée à la 
pince thermo-électrique, était de ïo5o". Chaque extrémité de ce 
tube de porcelaine était fermée par un ajutage de verre, fixé au 
moyen de mastic Golaz. L'un de ces ajutages était mis en com- 
munication, par un tube de plomb, avec un gazomètre en cuivre, 
entièrement rempli d'oxygène, préparé par le chlorate de potas- 
sium et le bioxyde de manganèse bien exempt de traces d'acide 
carbonique. 

Ce gaz oxygène passait d'abord dans deux flacons à eau de 
baryte, qui restaient d'une limpidité parfaite. Il était ensuite des- 



196 



LE FOUR ELECTRIQUE 



séché au moyen de long-s tubes contenant des frag'ments de 
potasse refondue au creuset d'argent. L'autre ajutage de verre 
était en communication avec un petit tube à ponce sulfurique^ 
un tube à boules ou à serpentin renfermant une solution de 
potasse et, enfin, un petit tube en U rempli de fragments de 




FiG. 41 . — Appareil à combustion. 

potasse fondue. A la suite de cet appareil, et pour empêcher la 
rentrée de l'humidité de l'air ambiant, se trouvait un tube à 
ponce sulfurique. 

Nous avons commencé tout d'abord par faire des expériences 
à blanc, pour nous rendre compte de la limite d'erreur de cet 
appareil. Une nacelle de platine a été pesée au dixième de milli- 
gramme, puis, au moyen d'un long fil de platine, introduite au 



REPRODUCTION DU DIAMANT 197 



milieu du tube de porcelaine. Le fil de platine a été choisi d'une 
longueur telle qu'il reste à o'",oi de l'ouverture, de façon à être 
saisi avec facilité par des pinces. L'ajutage de verre est ensuite 
mastiqué sur le tube de porcelaine. On pèse les tubes au ^ de 
milligramme, et l'on fait passer lentement le courant d'oxygène. 
On chauffe la g-rille et l'expérience dure deux heures. Lorsqu'elle 
est terminée, le tube à boules et les deux tubes en U sont pesés 
et l'on doit retomber sur le chiffre primitif. La cause d'erreur 
d'une expérience à blanc peut varier de o^'jOoi à o^^ooiS. Nous 
n'avons jamais trouvé davantage dans les six expériences com- 
paratives qui ont été faites à différentes époques. 

Combustion des diamants noirs de synthèse. — Pour réaliser 
cette combustion, nous avons préparé 6"™ de diamants noirs au 
moyen de culots d'argent refroidis rapidement dans l'eau ; le 
carbone a été placé dans la nacelle de platine, puis chauffé pen- 
dant deux heures dans un courant d'oxygène. 

Tare de la nacelle avant la combustion 3,3035 

» après » 3,3095 

» vide 3,3095 

Avant rexpérience. 

Tare du tube à acide sulfurique 6,2675 

» boules ) ^^^„ 

» potasse solide i 

Après V expérience. 

Tare du tube à acide sulfurique. 6,2670 

» boules ) 

VA ^'0633 

» potasse solide , . . . . ^ 

D'après ces chiffres : 

Matière brûlée 0,006 

Acide carbonique recueilli 0,023 



198 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Les os^^jOGÔ de diamant noir que nous avons brûlés n'ont 
laissé qu'une trace de cendres, dont le poids était beaucoup trop 
faible pour être déterminé. Ils ont fourni o^',02 3 d'acide car- 
bonique et, théoriquement, ils auraient dû donner o^', 02 2. 

Cette matière répond donc bien à la propriété fondamentale 
du carbone jde donner, pour i*^'"", 'd^%666 d'acide carbonique. 

Combustion des diamants transparents. — Nous avons 
ensuite préparé des diamants transparents, au moyen des culots 
de fer brusquement refroidis dans l'eau et dans la limaille de 
fer. Il en a fallu 80, pour obtenir, par les traitements multiples 
dont il a été parlé au commencement de ce Travail, la faible 
quantité de o^',oi55, de petits fragments plus denses que 
l'iodure de méthylène. 

Un dixième environ était formé de diamants noirs que nous 
n'avons pu séparer à cause de leur petitesse. Le reste con- 
sistait en diamants transparents, renfermant un assez grand 
nombre de diamants à crapauds, obtenus par le refroidissement 
brusque dans la limaille de fer. 

Ainsi que nous l'avons fait remarquer précédemment, tous 
ces diamants tombent au fond de l'iodure de méthylène, rayent 
le rubis avec la plus grande énergie et certains sont très bien 
cristallisés. 

La combustion en été faite avec tout le soin que méritait une 
matière recueillie avec tant de difficultés, et les poids de la 
nacelle et des tubes ont été pris au début, après une première 
expérience à blanc. 

Tare de la nacelle avant la combustion 3,2928 

» après » 3,3058 

» vide 3,3083 



REPhODUCTION DU DIAMANT 199 



Avant Vexpérionce. 

Tare du tube à acide sulfurique 6,2402 

» boules ) ^ ^ 

VA 2,8307 

» potasse solide ^ 

Après l'expérience. 

Tare du tube à acide sulfurique 6,2398 

» boules ) ^ „^. . 

' 2,7811 



» 



potasse solide ) 



D'après ces chiffres : 

Matière brûlée 0,0130 

Acide carbonique recueilli 0,0496 

Le poids de la matière combustible dans l'oxygène a donc été 
de o,oi3, et le poids de l'acide carbonique recueilli 0,0496. En 
prenant 12 pour poids atomique du carbone et 16 pour l'oxy- 
gène, on devrait, théoriquement, recueillir 0,0476 d'acide car- 
bonique. 

Le résidu de o*?'',oo2 5 qui restait dans la nacelle était particu- 
lièrement intéressant à étudier. Au microscope, on voyait de 
suite qu'il était formé de grains arrondis, brillants, qui avaient 
résisté à l'action de l'oxyg-ène porté à 1000°. 

Ces petits grains brillants furent recueillis et traités à nouveau 
par l'acide sulfurique bouillant, puis par le fluorhydrate de fluo- 
rure de potassium en fusion. Dans ces conditions, après les 
attaques renouvelées, ils disparurent presque en totalité. Une 
autre portion de la même matière traitée par le bisulfate de po- 
tassium en fusion fut attaquée avec facilité. Cette matière trans- 
parente non cristalline, qui a une densité supérieure à 3,5, qui 
raye le rubis, n'est donc pas du carbone. Peut-être est-ce une 
variété particulière de silicium ou d'un composé silicié, prove- 



200 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



nant d'une fonte riche en silicium, qui a été employée dans 
quelques-unes de nos expériences? La _ faible quantité des 
matière que j'avais à ma disposition ne m'a pas permis d'élu- 
cider cette question, mais nous avons toujours retrouvé les 
mêmes parcelles, lorsque nous nous servions d'électrodes ri- 
ches en silice ou de fonte siliciées (i). 

Après l'attaque du résidu de la combustion par le fluorhydrate 
de fluorure de potassium en fusion, il est resté deux ou trois 
parcelles de siliciure de carbone facilement reconnaissable à son 
aspect et à sa forme cristalline. 

Enfin, à côté de ce résidu, nous avons vu au microscope, après 
la combustion, des traces de cendres légères, blanchâtres ou 
légèrement ferrugineuses qui avaient l'aspect des cendres de dia- 
mant. En soufflant dessus légèrement, elles ont disparu et le 
poids de la nacelle n'a pas varié. 

Nous n'avons retrouvé dans les parcelles incombustibles aucun 
échantillon de frag"ments transparents, à points noirs, de dia- 
mants à crapauds. Tous ces derniers étaient brûlés. 

Cette expérience nous démontre que les o^^oiS de matière 
combustible nous ont donné la quantité de g-az acide carbonique 
qui correspond au poids atomique du carbone. 

Gomme ces diamants nous avaient laissé une petite quantité 
de frag-ments incombustibles, nous avons tenu à répéter cette 
expérience. 

De nouveaux diamants ont été préparés, en partie au moyen 
des cylindres remplis de charbon de sucre (p. 177), en partie au 



(1) Dans quelques expériences, entreprises spécialement sur ce point, et qui avaient 
été faites au moyen du fer fondu, en présence d'alumine, nous avons rencontré quelques 
poussières transparentes, incombustibles, à surfaces toujours corrodées, amorphes, et qui 
nous ont donné la réaction de l'alumine, au microscope, par l'alun de ccesium. Ces 
fragments disparaissent toujours sous l'action de traitements réitérés,, tandis que le 
diamant reste intact. 



REPRODUCTION DU DIAMANT 201 

moyen des blocs métalliques de fer et de cuivre (i). Ils tombaient 
dans l'iodure de méthylène, rayaient le rubis avec facilité et ne 
contenaient pas de diamants noirs. 

La combustion a été faite dans les conditions suivantes : 

Tare de la nacelle avant la combustion 2,1268 

» après » 2,1325 

» vide 2,1325 

Avant l'expérience. 



riT 



Tare du tube à acide sulfurique 4,8670 

^""^^^•••V.; \ 3,8310 

» potasse solide ) 

Après l'expérience. 
Tare du tube à acide sulfurique 4,8665 

• """'-■••Y., I 3,8105 

» potasse solide ^ 

D'après ces chiffres : 

Matière brûlée 0,0057 

Acide carbonique recueilli 0,0205 

0,0067 de diamants transparents ont fourni expérimentale- 
ment o,02o5 d'acide carbonique. La théorie exig'erait 0,0209. 
Dans cette expérience, les cendres n'étaient pas appréciables à la 
balance. 

Ces trois combustions établissent donc que les frag-ments noirs 
et transparents d'une densité de 3,5, obtenus dans nos expé- 
riences, sont formés de carbone pur. 

Conclusions. — En résumé, dans les conditions différentes où 

(1) Ces deux procédés fournissent les diamanta les plus purs. 



202 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



nous nous sommes placé, nous avons pu obtenir une variété de 
carbone dense, noir ou transparent. Certains échantillons pré- 
sentaient une apparence cristalline très nette : ils possédaient 
une densité de 3,5 ; ils rayaient le rubis; ils résistaient à douze 
attaques du mélange oxydant de chlorate de potassium sec et 
d'acide azotique fumant, à l'action de l'acide lluorhydrique et de 
l'acide sulfurique bouillant ; enfin, ils brûlaient dans l'oxyg-ène à 
une température voisine de 900° en donnant, pour i^'' de matière, 
3^'',666 d'acide carbonique. Ce sont là les propriétés que possède 
seul le diamant naturel. 

Nous avons démontré précédemment, par l'expérience, que le 
carbone peut être comparé à l'arsenic ; que, dans le vide, comme 
à la pression ordinaire, il passe de l'état solide à l'état gazeux 
sans prendre la forme liquide. Lorsque le carbone gazeux 
reprend l'état solide, il fournit toujours du graphite. 

A la pression ordinaire, une variété quelconque de carbone 
amorphe, sous l'action d'une élévation de température suffi- 
sante, se polymérise et atteint un état stable, cristallin, dans lequel 
ses propriétés deviennent fixes. C'est le graphite. A la même tem- 
pérature, sans passer par l'état liquide, le diamant est ramené, 
lui aussi, à la forme graphite. 

Nous estimons cependant que le carbone peut être amené à 
l'état liquide, mais ce phénomène ne se produit que sous l'action 
de pressions très fortes. Dans le cas de grandes pressions, 
comme nos expériences précédentes l'ont établi, la densité du 
carbone augmente et l'on obtient le diamant. J'ai pu préparer, 
dans mes culots de fer refroidis dans le plomb, de petits diamants 
présentant l'apparenc'e d'une goutte allongée, telle qu'on en ren- 
contre parfois dans la nature. On sait, en effet, que l'on trouve 
au Cap, comme au Brésil, des diamants qui ne possèdent aucune 
trace de cristallisation apparente, et qui ont des formes arrondies 



REPRODUCTION DU DIAMANT 203 



comme celles que peut prendre un liquide maintenu au milieu 
d'une masse pâteuse. 

S'il était besoin d'un nouvel exemple sur ce point, nous rap- 
pellerions la forme des diamants microscopiques (jue nous avons 
découverts dans la terre bleue du Gap (fig-. 20, A et G). 

Le carbone sous pression peut donc prendre l'état liquide ; il 
devient transparent, sa densité augmente et il peut alors se soli- 
difier, soit en cristallisant, soit en prenant une forme arrondie 
et amorphe. Une impureté, une trace d'un corps du système 
cubique, peut amener facilement une cristallisation régulière ou 
un enchevêtrement de cristaux tourmentés. Si la pression est un 
peu plus faible, le diamant est souillé de parcelles de carbone 
qui conservent leur couleur noire ; on pr-épare ainsi le diamant à 
crapauds. Enfin, si cette pression est moins forte encore, on n'ob- 
tient plus que du diamant noir plus ou moins mal cristallisé, du 
Carbon, dont la densité peut être plus faible que celle du diamant. 

Toutes ces variétés différentes de diamant : octaèdres réguliers, 
cubes, fragments à cristallisation confuse, cristaux se brisant à 
la longue, gouttes, diamants à crapauds, carbon, ont été repro- 
duites dans nos recherches; elles viennent justifier les idées 
théoriques que nous émettons sur la liquéfaction du carbone. 



CHAPITRE III 

Prépara^tion au four électrique de quelques corps simples. 



GENERALITES 

La haute température du four électrique m'a permis de géné- 
raliser certaines réactions que nous regardions jusqu'ici comme 
limitées, parce que l'échelle de température, dont nous pouvions 
disposer, était insuffisante. On sait par exemple quelles sont 
les lois de la décomposition complète ou incomplète du carbo- 
nate de chaux par la chaleur, lois qui ont été fixées d'une façon 
magistrale par Henri Debray. Si, jusqu'ici, le carbonate de bar jte 
a été regardé comme indécomposable par la chaleur seule, cela 
tient à ce que la température de nos fourneaux était trop faible 
pour en effectuer même la dissociation. 

Le carbonate de baryte, chauffé au four électrique, se décom- 
pose de même que le carbonate de chaux ; il perd son acide car- 
bonique et laisse comme résidu la baryte caustique. 

On sait aussi que certains oxydes étaient irréductibles par le 
charbon. Je citerai, par exemple, la silice, les oxydes alcalino- 
terreux, les oxydes d'uranium, de vanadium et de zirconium. Nous 
allons démontrer que ces différents composés peuvent être réduits 
dans le four électrique et donner des métaux ou des carbures le 
plus souvent cristallisés. 

La métallurgie a utilisé, dans ces dernières années, les cou- 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 205 



rants à haute tension pour produire des électroly ses. La nouvelle 
préparation de l'aluminium en est un exemple. Mais nous esti- 
mons que la chaleur fournie par l'arc électrique peut aussi être 
utilisée spécialement, lorsqu'il s'ag-it de réduire, parle charbon, 
certains oxydes reg-ardés jusqu'ici comme irréductibles. 

C'est ainsi que l'emploi du four électrique permet de pré- 
parer, avec rapidité, à l'état fondu, les métaux réfractaires que 
l'on avait anciennement beaucoup de peine à obtenir, ou qu'il 
était même impossible de préparer. La plupart de ces corps 
simples ont été étudiés jusqu'ici sous forme de poudre de cou- 
leur foncée, à composition assez variable et dont l'état physique 
ne présentait aucune garantie de pureté. 

Pour obtenir ces corps réfractaires en fusion, il suffit de pla- 
cer dans la cavité d'un four en chaux vive ou en pierre calcaire, 
une certaine quantité de magnésie qui est stable, aux tempéra- 
tures les plus élevées de l'arc (i) et de disposer, par-dessus, un 
creuset de charbon contenant le mélang-e de carbone et d'oxyde 
à réduire. 

Lorsque le métal est volatil, on opère dans le fourneau à tube, 
au milieu d'un courant d'hydrog'ène et les vapeurs métalliques 
sont condensées dans un récipient refroidi. On prépare ainsi le 
calcium, le baryum et le strontium. Seulement ces métaux sont 
obtenus sous forme de poudre ténue qu'il est impossible de 
réunir et de fondre en un ling-ot (2). Si le métal n'est pas sen- 
siblement volatil, il reste au fond du creuset à l'état liquide et 
se solidifie aussitôt que l'on arrête l'arc. C'est le cas du chrome, 
du molybdène, du tungstène, du titane, de l'uranium et d'autres 
corps simples. 



(1) Dans toutes nos expériences, la magnésie solide, liquide ou gazeuse, est restée à 
l'état d'oxyde au contact du charbon. 

(2) Le mercure très divisé présente un phénomène analogue. 



206 LE FOUR ÉLECTRIQtË 



Certaines de ces préparations exig-ent un dispositif spécial 
dont nous parlerons plus loin. 

Le plus souvent, les corps obtenus par cette méthode ren- 
ferment des quantités variables de carbone ; il faut, dans une 
deuxième opération, les affiner, ce que l'on obtient au moyen 
de la chaux liquide ou d'un composé oxygéné du même corps 
simple (i). 

Nous indiquerons pour chaque métal les précautions à prendre 
et les analyses des différents échantillons. 

A. — Chrome. 

Le chrome, dont nous devons l'importante découverte à Vau- 
quelin (2), nous a fourni déjà de nombreuses applications. Ses 
oxydes et ses autres combinaisons sont entrés rapidement dans 
la pratique industrielle. Si le chrome a été peu utilisé comme 
métal jusqu'ici, cela tient à la difficulté de sa préparation. On 
n'est jamais arrivé à l'obtenir en notable quantité et, lorsque l'on 
a voulu utiliser ses merveilleuses qualités pour la fabrication 
des aciers chromés, il a fallu préparer, au haut fourneau, un 
alliag-e de fer et de chrome très riche en carbone, le ferro- 
chrome. 

La présence du fer et du charbon dans ce dernier composé a 
empêché d'étendre cette étude, et l'on ne connaît pas les alliag-es 
que le chrome peut fournir avec les autres métaux. 

(1) Un assez grand nombre de métaux n'ont jamais été préparés dans un état par- 
fait de pureté. Certains renferment du carbone, du silicium ou des métaux alcalins ; 
on sait aujourd'hui qu'une très petite quantité de ces impuretés peut faire varier les 
propriétés physiques et même chimiques de ces corps simples. Il nous semble donc 
important de déterminer avec soin l'état de pureté des métaux obtenus au moyen du 
four électrique. 

(2) Vàuqup:lin. Sur une nouvelle substance métallique contenue dans le plomb 
rouge de Sibérie. Ann. de Chlin., t. XXV, p. 21, 1797. 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 207 



Les recherches que nous publions aujourd'hui permettront 
vraisemblablement de combler cette lacune. 

Préparation de la fonte de chrome. — Nous avons indiqué, 
en 1898, comment il était possible, au moyen de la haute tempé- 
rature produite dans notre four électrique, de réduire avec facilité 
le sesquioxyde de chrome par le charbon, soit dans un appareil 
intermittent (i), soit dans un appareil continu (2). Dans ce dernier 
cas, nous avons employé un four électrique qui contenait un 
tube de charbon légèrement incliné, recevant à l'extrémité 
supérieure le mélange aggloméré de sesquioxyde et de carbone 
et laissant couler à l'extrémité inférieure le métal liquide. Ce 
tube de charbon était chauffe dans notre modèle de four élec- 
trique à réverbère et à électrodes mobiles, que nous avons décrit 
précédemment. 

C'est au moyen de cet appareil qu'il nous a été facile de pré- 
parer les 20''^ de chrome métallique qui ont servi à nos études. 

Dans nos premiers essais, suivant que l'oxyde ou le charbon 
dominait, on obtenait un carbure plus ou moins riche en carbone. 
Les diff'érents échantillons préparés dans ces conditions nous 
ont donné les chiffres suivants : 



Chrome. 
Carbone. 



1. 


2. 


3. 


4. 


87,37 


86,25 


90,30 


91,70 


11,92 


12,85 


9,47 


8,60 



La fonte, ainsi obtenue, contenait donc des quantités assez 
grandes de charbon. Nous avons étudié les diff'érentes condi- 
tions de formation de ce métal, et nous avons pu préparer deux 
composés définis et cristallisés du chrome et du carbone. 



(1) Henri MoissAN. Préparation rapide du chrome et du manganèse à haute tempé- 
rature. Comptes rendais, t. CXVI, p. 3i9, 20 février 1893. 

(2) Henri Moissan. Sur un nouveau modèle de four électrique à réverbère et à élec- 
trodes mobiles. Comptes rendus^ t. CXVII, p. 679. 



208 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Carbure de formule C^Cr^. — Lorsque l'on chauffe dans le 
creuset du four électrique, pendant dix à quinze minutes, du 
chrome métallique en présence d'un grand excès de charbon 
(35o ampères et 70 volts), on obtient un culot friable, rempli de 
cristaux d'un carbure de chrome répondant à la formule G~Cr^. 
Ce carbure se présente en lamelles très brillantes, d'un aspect 
g-ras, inattaquables parl'acide chlorhydrique concentré, parl'acide 
nitrique fumant et hydraté, par l'eau régale, mais attaquables 
lentement parl'acide chlorhydrique étendu. La potasse en fusion 
a peu d'action sur lui, tandis que le nitrate de potassium fondu 
le détruit avec facilité. Sa densité est de 6,47. Il ne décompose 
l'eau ni à la température ordinaire ni à 100°. C'est le carbure 
stable à haute température. 

Ce carbure nous a donné à l'analyse les chiffres suivants : 

1. 

Chrome 86,50 

Carbone 13,10 

Caj^bure de formule CCr^. — Dans les nombreuses prépara- 
tions de fonte de chrome que nous avons faites, nous avons vu 
parfois la surface des ling-ots métalliques se recouvrir d'aiguilles 
à aspect mordoré, présentant souvent une long-ueur de i''" à 2''"'. 
Ces cristaux répondaient à la formule CCr^. On les rencontre 
aussi sous la forme d'aig-uilles brillantes dans les g'éodes qui se 
forment au milieu de la fonte de chrome. Leur densité est 
de 6,76. 

Ce composé renfermait les proportions suivantes de carbone 
et de chrome : 



Chrome . 
Carbone. 



2. 


THEORIB. 


86,72 


86,66 


13,21 


13,33 



1. 


2. 


3. 


4. 


94,22 


94,02 


» 


94,55 


5,40 


6,11 


5,24 


5,45 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 209 



Chrome cristallisé. — Nous avons cherché à affiner la 
fonte de chrome, en la chanlTanl en présence d'un excès d'oxyde. 
Le carbure métallique, concassé enfrag-ments g-rossiers, est placé 
dans un creuset de charbon brasqué avec soin à l'oxyde de 
chrome et recouvert du même oxyde. Ce mélange est soumis à 
nouveau à la température de l'arc électrique ; l'oxyde superficiel 
fond, puis le métal entre aussi en fusion et perd alors peu à peu 
tout le carbone qu'il renferme. Le chrome ainsi préparé, chauffé 
dans un courant de chlore, se transforme en chlorure volatil 
sans laisser trace de charbon. On arrive bien dans ce cas à enle- 
ver tout le carbone, mais le métal est saturé d'oxygène; c'est, 
au point de vue métallurg-ique, un métal brûlé. 

L'affinage de la fonte de chrome a été efTectué alors en pré- 
sence de chaux fondue, et nous avons pu, en opérant chaque fois 
sur une quantité de Soo*^'' à i^^ de métal, retirer la majeure par- 
tie du carbone contenu dans le chrome. On sait, en effet, avec 
quelle facilité le carbone et la chaux se combinent pour donner 
un carbure de calcium (i). 

C'est cette réaction que nous avons utilisée, et elle nous a 
fourni le plus souvent un métal à grain fin dont la teneur en 
carbone oscillait entre i,5 et 1,9. Lorsque le chrome est ainsi 
purifié, bien qu'il renferme encore une petite quantité de carbone, 
il cristallise avec une grande facilité. Nous avons obtenu maintes 
fois de très belles trémies de chrome cristallisé, dans lesquelles 
les cristaux atteignaient une longueur de 3"'"^ à 4"""- Ces cris- 
taux ont, à première vue, l'apparence de cubes et d'octaèdres. 
Leur groupement rappelle celui des masses cristallines de 
bismuth. 

Fremy avait déjà indiqué qu'il était possible d'obtenir le 

(1) Henri Moissan. Préparation au four électrique d'un carbure de calcium cris- 
tallisé; propriétés de ce nouveau corps. Comptes ranclus, t. CXVIII, p. 501. 

FOUE ÉLECTRIQUE. 14 



210 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



chrome cristallisé par l'action du sodium sur le chlorure de 
chrome. 

Chrome exempt de carbone. — La méthode d'affinage, par 
la chaux en fusion que nous venons d'indiquer, ne peut cepen- 
dant pas nous donner le métal absolument décarburé. Nous 
avons remarqué, en effet, que, si le chrome était suffisamment 
pur, en présence de la chaux liquide et des gaz du four, il se 
produisait une réaction inverse. Tout le métal était ramené à 
l'état d'oxyde double de calcium et de chrome très bien cris- 
tallisé. 

Nous avons pris alors cet oxyde double, qui se produisait si 
facilement dans nos fours électriques, nous en avons formé une 
brasque dans un four de chaux vive et^ au milieu, nous avons 
refondu de la fonte de chrome. Dans ces nouvelles conditions, 
l'affinage se produit et l'on obtient un métal brillant pouvant se 
limer et se polir avec facilité. C'est le chrome pur qui, à l'ana- 
lyse, ne donne plus trace de carbone. 

Propriétés physiques. — La densité du chrome pur a été 
trouvée égale à 6,92 à la température de 20" (moyenne de trois 
expériences). Elle est donc un peu différente, comme on le voit, 
de celle indiquée jusqu'ici. 

Au chalumeau à oxygène, à la pointe du dard bleu, la fonte de 
chrome fournit de brillantes étincelles, brûle en partie, mais ne 
paraît fondre superficiellement que grâce à l'excès de chaleur 
dégagée par cette combustion. La fusion n'est jamais totale, elle 
n'est que superficielle et la partie fondue est encore riche en car- 
bone. Dans le four en chaux fermé, qui a servi à Deville et De- 
bray à fondre le platine, nous n'avons pas pu liquéfier la fOnte 
de chrome à 2 pour 100 de carbone, au chalumeau oxhydrique, 
après une marche de quarante-cinq minutes. Le fragment de 
fonte qui était frappé par l'extrémité du dard bleu était seul 



PRÉPARATION AU fOUR ELECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 211 



fondu, en partie, par suite du phénomène d'oxydation dont 
nous venons de parler. 

Quand le chrome est bien exempt de carbone, il brûle rapi- 
dement et sa combustion au chalumeau est encore plus brillante 
que celle du fer. L'oxydation se complète avec rapidité, etilreste, 
après l'expérience, un frag-ment arrondi de sesquioxyde de 
chrome fondu. 

Le chrome pur est plus infusible que la fonte de chrome ; son 
point de fusion est notablement supérieur à celui du platine et 
ne peut pas être atteint au moyen du chalumeau à oxygène. 
Au contraire, au four électrique, le chrome en fusion se présente 
sous l'aspect d'un liquide brillant très fluide, possédant, dans le 
creuset, l'apparence et la mobilité du mercure. On peut même 
le sortir du four électrique et le verser dans une ling-otière. En 
utilisant la chaleur fournie par un courant de looo ampères et 
70 volts, nous avons pu, dans un four de dimensions suffisantes, 
préparer, en une fois, i o"*^ de fonte de chrome affinée et la cou- 
ler avec facilité. 

Cette fonte avait la composition suivante : 

Chrome 97, 14 

Carbone 1,69 

Fer 0,60 

Sihcium 0,39 

Calcium traces 

Le chrome pur bien exempt de fer ne nous a présenté aucune 
action magnétique sur l'aig-uille aimantée. 

Le carbure de chrome répondant à la formule G^Cr^ raye le 
quartz avec facilité et même la topaze, mais il n'a pas d'action 
sur le corindon. Le carbure CGr^ raye profondément le verre 
et plus difficilement le quartz. Quant au chrome pur, il n'a 
aucune action sur le quartz et raye le verre avec beaucoup de 



212 Le FOtrii électrique 



difficulté. Certains fragments de chrome bien pur ne rayaient 
même plus le verre. 

La fonte de chrome à g-rain fin, dont la teneur en carbone 
oscille entre i,5 et 3, ne peut être travaillée et polie qu'avec 
des meules armées de diamants. 

An contraire, le chrome affiné, bien exempt de carbone, peut 
être limé avec facilité, prendre le poli du fer et présenter un 
beau brillant, un peu plus blanc que ce dernier métal. 

Propriétés chimiques. — La fonte de chrome ne s'attaque pas 
à l'air sous l'action de l'acide carbonique et de l'humidité. Le 
chrome pur bien poli se ternit légèrement après quelques jours 
dans un air humide; mais cette légère oxydation n'est que super- 
ficielle et ne se continue pas. 

Le chrome peut être regardé comme inaltérable à l'air. 

Chauffé à 2000° dans l'oxygène, il brûle en fournissant de 
nombreuses étincelles plus brillantes que celles produites par le 
fer. 

La limaille de chrome, chauffée vers 700° dans la vapeur 
de soufre, devient incandescente et se transforme en sulfure de 
chrome. 

Le chrome pur, placé dans une brasque en charbon et chauffé 
à un violent feu de forge, fournit, sans fondre, le carbure cris- 
tallisé en aiguilles de formule CCr^. Le chrome peut donc se 
cémenter comme le fer. A la température du four électrique, il 
donne le composé cristallisé C'Cr*'. 

Le silicium se combine au chrome avec facilité. En chauffant 
au four électrique un mélange de chrome et de silicium, on ob- 
tient un siliciure très bien cristallisé, d'une grande dureté, rayant 
facilement le rubis, inattaquable parles acides, par l'eau régale, 
parla potasse et par l'azotate de potassium en fusion. 

Le bore se combine au chrome, dans le four électrique, dans 



PnÉPAUATION AU FOUIl ÉLECTniQUK DE QUELQUES CORPS SIMPLES 213 

les mêmes condilions, et fournil un borure 1res bien crislallisé, 
difficilement attaquable par les acides et possédant aussi une 
grande dureté. 

L'acide chlorhjdrique gazeux réagit sur le chrome au roug-e 
sombre et donne en abondance du protochlorure crislallisé. 

La solution d'acide chlorhjdrique attaque le chrome lente- 
ment à froid et plus vivement à chaud. L'acide dilué ne pro- 
duit rien à la température ordinaire, mais à l'ébullition l'attaque 
devient assez vive. Sous l'action d'un couranl électrique, le 
chrome étant placé au pôle positif, la dissolution se produit dans 
l'acide étendu. 

L'acide sulfurique concentré, maintenu à l'ébullition, fournit, 
avec le chrome, un dégagement gazeux d'acide sulfureux et le 
liquide prend une teinte foncée. L'acide étendu l'attaque 
lentement à chaud, et lorsque cette action se produit à l'abri de 
l'air, elle détermine la formation du sulfate cristallisé de pro- 
toxyde de chrome de couleur bleue que nous avons ancienne- 
ment décrit (i). 

L'acide nitrique fumant et l'eau rég"ale à froid ou à chaud 
n'ont aucune action sur le chrome. Avec l'acide nitrique étendu, 
l'attaque est très lente. 

Une solution de bichlorure de mercure attaque très lentement 
le chrome en poudre. 

A la température de 1200° le chrome, maintenu dans un 
courant d'hydrog'ène sulfuré, se transforme entièrement en un 
sulfure fondu d'apparence cristalline. 

A la même température, l'acide carbonique attaque le chrome 
superficiellement, et le métal se recouvre d'une couche verte 
d'oxyde mélang-é de charbon. 

(1) Henri Moissan. Sur la préparation et les propriétés du protochlorure et du 
sulfate de protoxyde de chrome. Cuniptcs rendus, t. XCII, p. 792. 



214 LE FOU,R ÉLECTRIQUE 



L'oxyde de carbone est réduit vers 1200° parce métal, avec 
formation à la surface d'un dépôt de sesquioxyde et carburation 
du chrome. Cette réaction fait comprendre les difficultés de 
l'affinage; elle explique pourquoi, même en opérant dans des 
creusets de chaux vive, il est impossible d'obtenir à la forge du 
chrome exempt de carbone. 

Le nitrate de potassium fondu attaque le chrome au roug-e 
sombre avec énergie. L'expérience devient beaucoup plus belle, 
quand on substitue au nitrate le chlorate de potassium en fusion : 
le chrome se meut sur ce liquide comme le potassium sur l'eau 
en produisant une très belle incandescence. 

La potasse en fusion n'attaque pas sensiblement le chrome au 
rouge sombre. 

Affinage au four électrique d'un ferrochrome industriel. 
— L'emploi de la chaux en fusion, pour affiner une fonte riche 
en carbone, peut avoir quelques applications industrielles. Si 
nous partons, par exemple, d'un ferrochrome industriel à 
60 p. 100 de chrome, ferrochrome préparé au cubilot, il est 
facile, par des fusions au four électrique, sous un bain de chaux 
liquide, de le dépouiller rapidement de son carbone. 

Voici quelques analyses qui le démontrent très bien. Un ferro- 
chrome de Saint-Ghamond nous a donné, par combustion dans 
l'oxygène, une teneur en carbone total de 7,8. Après une pre- 
mière fusion sous une couche de chaux fondue, il n'en renfer- 
mait plus que 5 p. 100. Enfin, après une deuxième fusion, il 
ne contenait plus que 0,1 p. 100 de carbone; il pouvait, comme 
produit industriel, permettre de faire passer dans un acier une 
notable quantité de chrome sans élever le pourcentage en car- 
bone. 

Une deuxième série d'exoériences a été faite sur un produit 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 215 



similaire, cristallin, qui renfermait, d'après nos analyses : 

Chrome 61,81 

Fer 30,02 

Carbone total 7,53 

Scories 0,33 

99,69 

Ce ferrochrome, concassé en fragments et fondu sous un bain 
de chaux liquide, nous a laissé un culot métallique d'un bel 
aspect, à grain plus fin, qui ne contenait plus que 

Carbone total 4,2 p. 100 

La même opération a été répétée une seconde fois, en ayant 
soin de ne pas faire durer l'affinage trop longtemps, et le métal 
ainsi obtenu nous a fourni les chiffres suivants : 

Chrome 64 

Fer 35,12 

Carbone total 0,70 

Scories 0,22 

100,04 

Dans ce cas bien déterminé, la chaux fondue, qui fournit avec 
une si grande facilité, en présence du charbon, du carbure de 
calcium, peut donc servir à affiner une fonte métallique, à lui 
enlever du carbone. Ces expériences vraisemblablement auront 
quelques applications industrielles. 

Traitement au four électrique du fer chromé naturel. — 
La réduction si facile de l'oxyde de chrome au four électrique 
nous permet de traiter de même certains minerais riches en 
chrome, tels que le fer chromé, que l'on rencontre dans la nature 



216 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



en masses parfois bien cristallisées et répondant à la formule 
FeO, Cr^Qs. 

11 suffît de réduire ce minerai en poudre grossière, de l'addi- 
tionner d'une quantité voulue de charbon d'après sa teneur en 
oxygène, puis de chauffer le tout au four électrique. En opérant 
sur une masse de 2^^', avec un courant de 1000 ampères et 
60 volts, nous avons obtenu en quelques minutes un culot par- 
faitement fondu d'un ferrochrome qui renfermait : 

Chrome 60, 9 

Fer 31,6 

Carbone total 6,1 

Silicium 1,1 

99,7 

Cette préparation pourrait sans doute, comme nous l'avons 
indiqué dès février 1898, être appliquée à la préparation des 
chromâtes alcalins. Il suffirait de projeter l'alliage grossièrement 
pulvérisé dans un bain de nitrate de potassium ou de nitrate de 
sodium en fusion ; il se ferait du sesquioxyde de fer insoluble et 
du chromât e alcalin soluble dans l'eau, que l'on peut séparer 
et purifier par cristallisation. 

Go.xcLusioxs. — En résumé, en utilisant la chaleur intense 
produite par l'arc électrique, il est possible de préparer la fonte 
de chrome en très grande quantité. Cette fonte, qui répond à 
peu près à la formule CCr^, peut s'affiner soit par la chaux 
fondue, soit par l'oxyde double de calcium et de chrome. Le 
métal obtenu est plus infusible que le platine, il peut se limer, 
prendre un beau poli et n'est pas attaquable par les agents 
atmosphériques. Très peu attaquable par les acides, il résiste à 
l'eau rég-ale et aux alcalis en fusion. 
^ Cette préparation du chrome permettra d'abofder efficace- 



PRÉPAIlAïION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 217 



ment l'élude des alliag'es (le ce nicLal. Uni au cuivre, il donne 
en cfïet, avec ce métal, des résultais inU'ressanls. 

Le cuivre pur, allié à 0,5 de chrome, prend une résistance 
presque double, et cet alliage, susceptible d'un beau poli, s'al- 
tère moins que le cuivre au contact de l'air humide. 

B. — Manganèse. 

L'emploi du four électrique permet de transformer la réduction 
longue et difficile de l'oxyde de manganèse en une véritable 
préparation de cours (i). 

Le protoxjde de manganèse pur est mélangé de charbon et 
chauffé dans l'arc. Lorsque l'on opère avec 3oo ampères et 
60 volts, la réduction est complète en cinq ou six minutes. Il 
reste, au fond du creuset, un culot de carbure de manganèse de 

100^'' à 12 0^''. 

. La réduction peut se faire d'une façon un peu plus lente avec 
un arc voltaïque mesurant loo ampères et 5o volts. Elle exige 
dans ce cas dix à quinze minutes. 

Lorsque l'on opère en présence d'un excès de charbon, le 
manganèse se sature de carbone et l'on obtient des fontes four- 
nissant à l'analyse les chiffres suivants : 

1. 2. 3. 4. 

Manganèse 85,00 85,82 90,60 94,06 

Charbon 14,59 13,98 10,20 6,35 

(1) Les oxydes de nickel et de cobalt sont aussi réduits avec rapidité par le charbon 
dans le four électrique. Nous avons obtenu dans ces conditions des fontes qui 
renfermaient : 

1. 2. 3. 

Nickel 86,10 87,62 94,40 

Carbone total 13,47 11,90 6,19 

Un échantillon de cobalt préparé avec un excès d'oxyde nous a donné dans trois 
analyses successives : 

Carbone (p. 100) 0,726 0,732 0,741 



218 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Si la réduction se produit en présence d'un excès d'oxyde, 
la quantité de carbone diminue beaucoup, et dans certains culots, 
on n'obtient plus que 4 à 5 pour loo de charbon. Lorsque la 
fonte de manganèse ainsi préparée ne renferme que peu de 
carbone, le métal peut se conserver facilement dans des vases 
ouverts, mais aussitôt que la quantité de carbone augmente, 
l'humidité de l'air ne tarde pas à le décomposer. De petits 
fragments placés dans l'eau s'oxydent en vingt- quatre heures, 
en fournissant un mélange gazeux d'hydrogène et de carbure 
d'hydrogène. 

La décomposition par l'humidité de l'air est d'autant plus 
active que la teneur en carbone se rapproche davantage du 
carbure de manganèse GMn^ découvert par MM. Troost et 
Hautefeuille. Nous aurons l'occasion de revenir sur les propriétés 
de ce carbure de manganèse. 

Lorsque l'on veut préparer une assez grande quantité de 
manganèse métallique, au moyen d'un arc plus puissant, la 
facile volatilisation du manganèse rend les rendements . très 
faibles. On perd une notable quantité de métal à l'état de 
vapeurs. 

Pour éviter une action calorifique trop intense, nous chauffons 
le mélange à réduire dans un creuset de charbon nmni de son 
couvercle. Dans ces conditions nous avons obtenu des culots 
métalliques de 4oo à 5oo*^'" ayant la composition suivante : 

Manganèse 95,20 96,12 

Carbone 4,50 3,60 

Cette fonte de manganèse, chauffée à la forge dans une bras- 
que d'oxyde, peut s'affiner superficiellement et donner un métal 
très doux qui se lime avec facilité. Lorsque le manganèse ne 
contient pas de carbone, il ne raye pas le verre. ' 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 219 



En partant du bioxyde de manganèse naturel aussi pur que 
possible (97,5 p. 100), mélang-é de carbone et calciné préalable- 
ment au Perrot, nous avons obtenu, avec des courants de 5oo 
ampères et 5o volts, en creuset fermé, une fonte qui nous a 
donné à l'analyse : 

1. 2. 

Manganèse 89,78 91,13 

Carbone total 7,59 6,41 

Scories 2,06 1,78 

Le rendement était de 96 p. 100 de l'oxyde mis en expé- 
rience. Je crois cette réaction facilement applicable à la prépa- 
ration industrielle du mang-anèse métallique ; comme l'affinage 
de ce métal liquide se fait très bien en présence d'un excès 
d'oxyde, on pourrait obtenir ainsi du mang-anèse exempt de 
carbone et de silicium. 



C. — Molybdène. 

Le molybdène s'obtient, à l'état pulvérulent, en réduisant 
au rouge sombre le bioxyde par l'hydrogène pur, puis en 
chauffant le métal obtenu dans un courant de gaz acide chlor- 
hydrique. 

Le molybdène a été regardé jusqu'ici comme infusible. 
Henri Debray (i) a pu fondre avec difficulté, au chalumeau 
oxhydrique, une fonte de molybdène renfermant de 4 à 5 p. 100 
de carbone. 

Préparation du molybdène. — Pour préparer le molybdène, 
nous sommes parti du molybdate d'ammoniaque pur, qui a été 
réduit en poudre et introduit dans un creuset en terre réfrac- 

(1) Debray. Recherches sur le molybdèae. Comptes reiidus,t. XLVI, p. 1098 ; 1858. 



220 LE FOUU ÉLECTUIQUE 



taire n° 12, qui peut en contenir i''". Le creuset, muni de son 
couvercle, est chauffé au four Perrot pendant une heure et 
demie. Après refroidissement, l'oxjde se présente sous forme 
d'une poudre dense, d'un g-ris violacé, répondant à la formule 
MoO' (i). Une chauffe fournit de 760^' à 770^'' d'oxyde. 

Cet oxyde mélang-é de charbon est chauffé dans le creuset de 
notre four électrique. Dans des essais préliminaires, exécutés 
avec un excès de carbone, nous avons obtenu, en chauffant 
sept à huit minutes, avec un courant de 35o ampères et 70 
volts, des fontes qui renfermaient : 

1. 2. 3. 

Carbone 9,77 9,88 9,90 

Nous avons repris ensuite cette préparation dans les conditions 
suivantes. L'oxyde de molybdène, calciné ainsi que nous venons 
de l'indiquer, a été additionné de charbon de sucre en poudre 
fine, dans la proportion de : . 

Oxyde 300^^ 

Charbon 30?'" 

Dans ce mélange, le bioxyde se trouve en notable excès par 
rapport au carbone. La poudre est tassée avec soin dans un 
creuset de charbon et soumise à l'action calorifique d'un arc, 
produit par un courant de 800 ampères et 60 volts, pendant six 
minutes. On doit éviter de fondre complètement le métal afin de 
laisser une couche solide du mélange au contact du creuset, 
qui serait vivement attaqué par le molybdène liquide. 

Dans ces conditions, on obtient un métal complètement 
exempt de carbone, et il est facile, en une heure, d'en obtenir 
plus de 2"^'. 

(1) Méthode de Bucholz pour la préDaration du bioxyde. 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 221 



Si celte préparation dure au delà de six minutes, le molybdène 
se liquéfie, rong-e le creuset, se carbure, et l'on obtient une 
fonte de couleur g-rise, très dure et cassante. 

Dans un autre essai, en employant un four électrique possé- 
dant une cavité de 5 à 6'", nous avons produit, en une fois, 
gkgs de fonte de molybdène que l'on a pu couler avec facilité. La 
môme expérience a été répétée et a donné un lingot de io''s,20o. 

Enfin, depuis la publication de mes recherches aux Comptes 
rendus de UAcadémie des Sciences (i), un de mes élèves, 
M. Guichard, a obtenu la fonte de molybdène en notable quan- 
tité, par réduction, au four électrique, de la molybdénite natu- 
relle par le charbon (2). La fonte, ainsi préparée, ne renfermait 
pas de soufre. 

Elle donnait à l'analyse : 

Molybdène 91 ,80 

Fer 2,10 

Carbone total 6,64 

Cette nouvelle réduction me paraît importante, car elle per- 
mettra d'obtenir le molybdène, plus ou moins carburé, par un 
simple traitement du minerai au four électrique. 

Fonte de molybdène. — Cette fonte possède une densité de 
8,6 à 8,9 suivant sa teneur en carbone. Quand elle est saturée 
de charbon, elle est beaucoup plus fusible que le molybdène. 
Riche en carbone, elle est g-rise et cassante ; à 2,5o p. 100 de 
charbon, elle devient blanche et ne peut que très difficilement 
être brisée sur l'enclume. Elle présente tous les caractères du 
molybdène étudié par Debray. Elle dissout rapidement le car- 

(1) H. MoissAN. Préparation au four électrique de quelques métaux réfractaires : 
tungstène, molybdène, vanadium. Comptes rendus, t. CXVI, p. 1225, 29 mai 18D3; et 
préparation du molybdène pur fondu. Comptes rendus, t. CXX, p. 1320, 17 juin 1895. 

(2) GuiCHARU. Comptes rendus, t. CXXIl, p. 1270. 



222 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



bone et, lorsqu'elle se refroidit, elle abandonne ce dernier sous 
forme de g-raphite, exactement comme la fonte de fer ; cepen- 
dant, lorsqu'elle est saturée de carbone, elle fournit un carbure 
cristallisé en fines aiguilles. 

La fonte grise de molybdène est très dure ; elle raye l'acier et 
le quartz. En fusion, elle fournit un liquide très mobile qui peut 
se couler, tout en donnant à l'air de vives étincelles et d'abon- 
dantes fumées d'acide molybdique. Ces fontes nous ont donné, 
à l'analyse, les chiffres suivants : 

Fontes blanches Fontes grises 

1. 2. 3. 4. 5. 

Molybdène 95,83 » » » 92,46 

Carbone combiné.. 3,04 3,19 2,53 4,90 5,50 

Graphite 0,00 0,00 0,00 0,00 1,71 

Scories 0,74 0,53 0,62 » » 

Carbure de molybdène. — On prépare ce composé en chauf- 
fant, au four électrique, le bioxyde de molybdène avec un excès 
de charbon. Les meilleures proportions à prendre sont : bioxyde 
aSo^"", charbon So*^''. Durée de la chauffe : huit à dix minutes, 
avec un courant de 8oo ampères et 5o volts. Lorsque l'on 
emploie un excès de charbon, on le retrouve dans la masse sous 
forme de graphite. 

Le culot obtenu a une cassure cristalline d'un blanc brillant. 
Il se clive avec facilité. Il s'écrase rapidement sur l'enclume, et 
l'on peut en séparer de petits prismes allongés à cristallisation 
nette. Sa densité est de 8,9 et sa composition répond à la for- 
mule Mo^G. 

Analyse. — Dans les différents échantillons étudiés dans ce chapitre, 
le molybdène, après attaque par l'acide azotique, a été précipité sous 
forme de molybdate mercureux, et finalement dosé à l'état de bioxyde. 
Lorsque le carbure ne contenait pas de graphite, le carbone était séparé 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 223 



par le chlore pur et sec, puis dosé, par combustion dans l'oxygène, 
d'après le poids d'acide carbonique recueilli. Par cette méthode, les 
teneurs en carbone sont toujours un peu faibles. 
Nous avons obtenu les chiffres suivants : 

TllÉOIUlî 

6. 7. 8. pour Mo'C. 

Molybdène 93,82 » » 94,12 

Carbone combiné 5,62 5,53 5,48 5,88 

Graphite » » » » 

Scories 0,17 » » » 

99,61 

Si le carbure renferme du graphite, son attaque est faite par l'acide 
azotique dans une fiole à fond plat traversée par un courant d'oxygène. 
Les gaz dégagés passent ensuite dans un tube rempli d'oxyde de cuivre ; 
la vapeur d'eau est retenue par un tube à ponce sulfurique et l'acide car- 
bonique fixé sur la potasse. De l'augmentation de poids des tubes à 
potasse, on déduit l'acide carbonique et le carbone. Le liquide acide du 
matras fournit, après fîltration et lavage, le graphite, et le molybdène est 
dosé ensuite par l'azotate mercureux. 

Cette nouvelle méthode nous a donné comme résultats : 

9. 10. 

Molybdène 92,60 91,90 

Carbone combiné 5,15 5,43 

Graphite 1,61 1,98 

En tenant compte du graphite et en faisant le rapport du molybdène 
au carbone, on obtient les chiffres suivants : 

Théorie 
9 . 10 . pour JIo'C 

Molybdène 94,45 94,10 94,12 

Carbone combiné 5,55 5,90 5,88 

Molybdène pur fondu. — Le molybdène pur a une densité 
de 9,01. C'est un métal aussi malléable que le fer. Il se lime et 
se polit avec facilité. Il se forg'e à chaud. Il ne raye ni le quartz, 
ni le verre. Bien exempt de carbone et de silicium, il ne s'oxyde 



224 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



guère à l'air au-dessous du rouge sombre. Il peut se conserver 
plusieurs jours sans altération dans l'eau ordinaire ou charg-ée 
d'acide carbonique. En présence de l'air, au-dessous du roug^e 
sombre, il se recouvre d'une pellicule irisée comme le fait l'acier. 
Vers 600°, il commence à s'oxyder et donne de l'acide molyb- 
dique, qui se volatilise lentement. 

Un frag-ment de molybdène, chauffé pendant quelques heures 
dans un tube de porcelaine incliné sur une g-rille à analyse, 
fournit, dans la partie supérieure du tube, un feutrage de cris- 
taux d'acide molybdique. Le métal n'est recouvert d'aucun autre 
oxyde, et finit même par disparaître, en laissant une belle cris- 
tallisation d'acide molybdique. Chauffé au chalumeau à gaz, un 
fragment de molybdène émet des vapeurs d'acide molybdique 
en quantité notable. Chauffé au chalumeau oxhydrique, il 
brûle sans fondre en fournissant d'abondantes fumées d'acide 
molybdique et en oxyde bleu fusible. Enfin, chauffé dans un 
courant d'oxygène pur, il prend feu entre 5oo° et 600° et, si le 
courant d'oxygène est rapide, la combustion peut se continuer 
sans l'intervention d'une source de chaleur étrang'ère. 

Cette combustion se produit avec une vive incandescence et 
peut fournir une belle expérience de cours. 

Le chlorate de potassium en fusion attaque le molybdène avec 
violence. Il suffit de fondre le chlorate et de projeter à la sur- 
face un fragment de molybdène pour voir ce dernier devenir 
incandescent et tournoyer sur le liquide. La température de la 
réaction s'élève rapidement ; le molybdène brûle avec flamme, 
et il se dégag-e d'abondantes fumées blanches d'acide molyb- 
dique qui restent en suspension dans l'air sous forme de légers 
filaments blancs. Parfois, le fragment de molybdène est porté à 
une température assez élevée pour percer la paroi de la capsule, 
qui est fondue, au contact du métal. 



PRÉPARATION AU FOUH ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 225 

L'azotate de potassium en fusion fournit dans les mêmes con- 
ditions une réaction identique, quoique moins violente, avec 
formation de molybdate alcalin. , 

Un mélang-e de molybdène et d'oxyde puce de plomb, chauffé 
dans un tube à essai, produit un très grand dégagement de 
chaleur et de lumière. 

Le soufre n'agit pas à 44o°) mais l'hydrogène sulfuré à 1200° 
transforme le molybdène en sulfure gris bleuté, amorphe, ayant 
les propriétés de la molybdénite et laissant, par le frottement, 
une trace noire sur le papier. 

Le fluor n'attaque pas à froid le molybdène en fragments ; mais, 
lorsque ce métal est grossièrement pulvérisé, il se fait un fluorure 
volatil sans incandescence. 

Le chlore attaque le molybdène au rouge sombre sans incan- 
descence apparente. Avec le brome, l'action se produit au rouge 
cerise et sans grande intensité. 

L'iode est sans action au point de ramollissement du verre. 

Les fluorures d'argent, de zinc et de plomb sont décomposés, 
mais sans formation de fluorures volatils. 

Le perchlorure de phosphore légèrement chauff'é attaque le 
molybdène en fournissant un chlorure volatil qui s'altère facile- 
ment en présence de l'humidité de l'air, en prenant une belle 
coloration bleue. 

Cette réaction se produit avec la plupart des composés du 
molybdène : métal, oxydes, sulfure, acide molybdique et molyb- 
dates ; elle peut servir à déceler rapidement le molybdène 
métallique et ses composés. 

Elle se fait de la façon suivante : Dans un tube à essai, l'on 
place un fragment de la substance à essayer, on l'additionne 
d'un peu de perchlorure de phosphore et l'on chaufl'e lentement. 
Il se forme des fumées rougeâtres de chlorure et d'oxychlorure 

FOUR ÉLECTRIQUE 15 



2^6 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



de molybdène, qui se condensent en un anneau brun plus ou 
moins foncé. Lorsque la quantité de molybdcne est très faible, 
l'anneau peut être à peine visible. Il suffira de l'abandonner 
quelques minutes à l'humidité pour le voir prendre une teinte 
bleue intense due à la formation du chlorure hydraté. 

L'action des hydracides sur le molybdène pur est à peu près 
comparable à celle qu'ils exercent sur la fonte de molybdène. 
Ces expériences ont été décrites, d'ailleurs, par différents obser- 
vateurs : Bucholz, Berzélius, Debray. Nous rappellerons seule- 
ment que si l'acide fluorhydrique n'attaque pas le molybdène, il 
suffit d'ajouter une goutte d'acide nitrique pour que l'attaque 
commence et se continue ensuite avec énergie. En présence d'un 
mélang-e à parties égales des deux acides, la dissolution est com- 
plète ; il reste un liquide teinté de rose qui ne donne, avec le 
ferrocyanure, qu'une coloration roug^e brun intense, mais pas 
de précipité. La masse, quelques heures après, se prend en 
gelée. 

Dans un courant d'azote, à la température de 1200°, le molyb- 
dène, en frag-ments ou en poudre, ne donne pas d'azoture. 

Le phosphore, chauffé au point de fusion du verre, ne s'y 
combine pas. 

Le bore s'unit au molybdène, à la température du four élec- 
trique, en donnant un culot fondu de couleur gris fer, renfer- 
mant des géodes tapissées d'^aiguilles prismatiques. 

Dans les mêmes conditions, le silicium fournit un siliciure cris- 
tallisé, infusible au chalumeau oxhydrique. 

L'action du carbone mérite de nous arrêter quelque instants. 
Nous avons indiqué plus haut quelle était l'action de ce carbone 
sur le molybdène liquide, nous n'y reviendrons pas. 

Le molybdène pur, tel qu'il a été décrit précédemment, est un 
métal assez tendre, qui se lime très bien et qui ne raye même 



^RÉPARATION AU FOUR ELECTRIQUE DE QUELQIÈS CORPS SIMPLES 227 

pas le verre. Si l'on vient à chauffer un fragment de molybdène, 
pendant plusieurs heures, à une température voisine de iBoo", 
au milieu d'une masse de charbon en poudre, il se cémente, 
prend une petite quantité de carbone, et sa dureté augmente. 

Le molybdène pur, chauffé dans un courant d'oxygène, ne 
trouble pas l'eau de baryte. Lorsque ce métal a été cémenté, il 
donne au rouge, dans un courant de gaz oxygène, un dépôt 
blanc de carbonate de baryum. 

Il peut alors rayer le verre. En le chauffant vers 3oo° et en le 
plongeant brusquement dans l'eau froide, il se trempe, devient 
cassant et prend une dureté telle qu'il raye le cristal de roche. 

Inversement, si nous prenons de la fonte de molybdène à 
4 p. loo de carbone, fonte très dure et cassante, et que nous 
en chauffions un fragment, pendant plusieurs heures, dans une 
brasque de bioxyde de molybdène, cette fonte s'affine et sa sur- 
face peut dès lors être limée et polie. 

J'attribue cette décarburation de la fonte solide, à une tem- 
pérature très éloignée de son point de fusion, à la facile diffu- 
sion des vapeurs d'acide molybdique au travers du métal. 

J'estime que ces propriétés pourront trouver quelques appli- 
cations dans la métallurgie. 

Lorsque, dans un métal saturé d'oxygène, tel que celui qui 
s'obtient dans la première période du convertisseur Bessemer, 
on veut enlever cet oxyg-ène, on ajoute du manganèse qui s'oxyde 
plus facilement que le fer, puis passe dans la scorie (Troost et 
Hautefeuille). On a proposé aussi d'employer l'aluminium qui a 
donné de bons résultats parce qu'il est très combustible, c'est-à- 
dire parce qu'il fixe l'oxygène ; mais ce métal a l'inconvénient de 
produire de l'alumine solide. Je pense que le molybdène pourrait 
être utilisé dans les mêmes conditions, il aurait l'avantage : 
1° De fournir un oxyde volatil, l'acide molybdique, qui se 



228. LE FOUR ÉLECTRIQUE 



dég-ag-erait immédiatement à l'état gazeux, en brassant toute la 
masse ; 

2° Employé en léger excès, il laisserait dans le bain un métal 
aussi malléable que le fer, et pouvant se tremper comme lui. 

La poudre de molybdène, que l'on a cherché à utiliser jusqu'ici 
dans l'industrie, ne peut rendre les mêmes services, parce qu'elle 
brûle rapidement sur le bain, au contact de l'air, avant d'avoir 
produit aucune action utile. 



Analyse du molybdène pur. 

11. 12. 13. 14. 

Molybdène 99,98 99,37 99,89 99,78 

Carbone 0,00 0,01 0,00 0,00 

Scories 0,13 0,28 0,08 0,17 

CoNCLusioxs. — Le molybdène peut être obtenu pur et fondu, 
au four électrique. Ce métal, à l'état de pureté, a une densité 
de 9,01 . Il est aussi malléable que le fer ; à froid il peut se limer, 
et à chaud, se forger. Chauffé dans une brasque de charbon, il 
se cémente et, parla trempe, fournit un acier beaucoup plus dur 
que le molybdène pur. Inversement, la fonte de molybdène, 
chauffée dans une masse d'oxyde, perd son carbone, s'affine et 
prend les propriétés du molybdène. 

En présence d'un excès de charbon, le molybdène fournit, au 
four électrique, un carbure défini, cristallisé et stable, de for- 
mule CMo^. 

D. — Tungstène. 

Nous avons indiqué, le 29 mai 1898 (i), qu'il était facile de pré- 
parer au four électrique en grande quantité la fonte de tungs- 

(l) H. MoiSSAN. Préparation, au four électrique, de quelques métaux réfractairea : 
tungstène, molybdène, vanadium. CvnqAeg rendus, t. CVl, p. 1225; 29 mai 1893. 



PUÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 229 



tène, et que l'on pouvait affiner ensuite celle fonte en refondant 
le métal en présence d'un excès d'acide tungstique. 

Préparation de la fonte de timgiitène. — Le mélang-e d'acide 
tung-stique et de charbon est placé dans le creuset de mon four 
électrique et, en dix minutes environ, avec un courant de 35o 
ampères et 70 volts, on obtient un culot métallique d'environ 
120^''. Le métal brillant, très dur, ainsi préparé, possède une 
couleur blanche et un grain très fin s'il n'y a pas excès de car- 
bone. Au contraire, les échantillons 3 et 4 présentent un aspect 
micacé et renferment des lamelles de graphite. Quatre échantil- 
lons nous ont donné : 

1. 2. 3. 4. 

Carbone total 0,64 2,74 4,56 6,33 

Préparation du métal pur. — On peut obtenir le tung-stène à 
l'état de pureté en chauffant directement, au four électrique, un 
mélange d'acide tungstique et de charbon de sucre. Les propor- 
tions employées sont les suivantes : acide tung-stique pur, Boo^""; 
charbon de sucre pulvérisé, So^'. Ce mélang-e renferme un excès 
d'acide tung-stique. 

Le tung-stène étant un métal difficilement fusible, on doit 
chauffer pendant dix minutes avec un courant de 900 ampères 
et 5o volts. On obtient un culot présentant des parties superfi- 
cielles bien fondues, mais dont la partie intérieure est poreuse 
et ne touche au creuset de charbon que par quelques points. En 
évitant, dans ces conditions, la fusion complète du métal, le 
carbone du creuset n'intervient pas et l'excès d'acide tungstique 
est volatihsé. 

Propriétés physiques. — Le tung-stène, préparé au four 
électrique commenous venons de l'indiquer, peut être absolument 
exempt de carbone. M. Deslandres, qui a bien voulu l'exami- 



230 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



ner au spectroscope, a reconnu que ce métal était d'une grande 
pureté (i). 

Lorsqu'il est à l'état poreux, il présente, comme le fer, la pro- 
priété de se souder à lui-même, par le martelage, bien avant 
son point de fusion. Il peut se limer avec facilité et, lorsqu'il est 
exempt de carbone, il ne raye pas le verre. 

On a chauffé un morceau de ce tungstène malléable, dans une 
brasque de charbon de bois à la température de la forge, pen- 
dant une heure et demie. Le creuset contenant le métal était 
entouré d'une brasque titanifère pour éviter l'action de l'azote. 
Après refroidissement, la partie extérieure du fragment métal- 
lique renfermait du carbone, et sa dureté était assez grande pour 
rayer le rubis. Le tungstène pur se cémente donc avec facilité et 
cela nous explique les différents résultats obtenus jusqu'ici 
lorsque l'on a essayé de fondre ce métal. 

On sait que M. Riche a pu fondre le tungstène en le carburant, 
dans un arc fourni par 200 éléments Bunsen (2). De même, 
Siemens et Hutington (3) ont fondu, en très petite quantité, la 
fonte de tungstène à 1,8 pour 100 de carbone dans leur four 
électrique. Le tungstène pur est plus infusible que le chrome et 
le molybdène. 

La densité du tungstène pur a été trouvée de 18,7. 

Ce métal n'exerce pas d'action sur l'aiguille aimantée. 

Propriétés chimiques. — Le fluor attaque le tungstène à la 
température ordinaire avec incandescence et fournit un fluorure 
volatil. L'action des hydracides a été étudiée avec détails par 



(1) Ce tungstène n'a fourni au spectroscope que quelques raies très faibles du cal- 
cium. 

(2) RiCHE.-Kecherc-hes sur le tungstène et ses comijosés. Ami. de Chim. et de Phys., 
3'= série, t. L, p. 5 ; 1857. 

(3) Siemens et Hutington. Sur le fourneau électrique. Association hritannique . 
Southamptou, 1883, et Aim. de Chim. et de Phys., o" série, t. XXX, p. 465; 1883. 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIOUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 231 



M. Riche et reprise en 1872 par M. Roscoë (i) ; nous n'avons 
pas à nous y arrêter. 

L'azote et le phosphore au rouge ne se combinent pas au 
tungstène . 

Chauffé au four électrique avec le silicium et le bore, le tungs- 
tène donne 'des combinaisons d'aspect métallique d'apparence 
cristalline et qui rayent le rubis avec facilité. A la température 
de 1200°, l'acide carbonique est réduit par le tungstène, avec 
formation d'oxyde bleu et sans dépôt de charbon. 

Le tung-stène fondu ne s'oxyde pas sensiblement à l'air humide, 
mais il est attaqué à la longue par l'eau charg-ée d'acide carbo- 
nique. L'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique ne l'attaquent 
que très difficilement; il en est de même de l'acide fluorhydrique, 
tandis qu'un mélang-e d'acide fluorhydrique et d'acide azotique 
le dissout avec rapidité. 

Quelques oxydants, tels que le bioxyde de plomb, le chlorate 
de potassium en fusion, attaquent le métal pulvérisé, avec incan- 
descence. 

Le carbonate de sodium fondu le dissout lentement, mais le 
mélang-e de carbonate et de nitrate produit une transformation 
assez rapide. 

Ansilyse. — Le métal a été attaqué parle mélange d'azotate et de car- 
bonate alcalin et le tungstène a été séparé sous forme de tungstate mer- 
cureux. 

On a obtenu ainsi, pour les échantillons qui se limaient avec facilité et 
qui n'attaquaient pas le verre : 

1. 2. 3. 

Tungstène 99,76 99,82 99,87 

Carbone 00,0 0,00 0,00 

Scories 0,18 0,09 » 

(1) RoscoË. Manchester LU. Phil. Soc. Proc, t. XI, p. 79 ; 1872. 



232 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Carbure de tungstène. — Lorsque, dans la préparation du 
tungstène, on prolong-e la chauffe, le métal fond complètement, 
mouille le creuset de charbon et se carbure aussitôt en donnant 
une fonte. Nous avons indiqué précédemment quelles étaient les 
teneurs en carbone de ces métaux. 

En présence d'un excès de charbon, le tung-stène fournit un 
carbure défini de formule GTu^ Ce carbure est d'un gris de fer, 
très dur, rayant très profondément le corindon. Sa densité à 
-|- 1 8° est de i6,o6. Il fournit à peu près les mêmes réactions que 
le métal, bien que plus facilement attaquable que ce dernier. Il 
prend feu dans le fluor à froid, il brûle vers 5oo° dans l'oxyg-ène 
en produisant de l'acide tung-stique et de l'acide carbonique et, 
à l'état liquide, il dissout avec facilité du carbone, qu'il abandonne 
ensuite par refroidissement, sous forme de graphite. 

Les acides ne l'attaquent que très lentement, de même que le 
métal, sauf cependant l'acide nitrique qui, à l'ébullition,le dissout 
avec facilité. 

Le chlorate de potassium fondu, ou le mélange de carbonate 
et de nitrate, l'oxydent en produisant une vive incandescence. 

Au rouge, il brûle aussi dans le protoxyde et dans le bioxyde 
d'azote. 

Analyse. — Le carbone total a été dosé par le chlore, et le graphite, 
séparé du carbone amorphe par l'acide nitrique fumant, a été pesé sur un 
filtre taré. Enfin, le tungstène a été séparé sous forme detungstate mer- 
cureux. 





1. 


2. 


3. 


THEORIE 

pour C Tu'. 


Carbone combiné . . . 


. 3,22 


3,05 


3,09 


3,16 


Tungstènes, 


. 96,60 


96,78 


96,95 


96,84 



Conclusions. — Le tungstène se prépare facilement au four 
électrique par réduction de l'acide tungstique par le charbon. Si 



PnÉPARATION AU FOUR ÉLECTHIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 233 

l'on n'atteint pas le point de fusion du métal, ce dernier peut 
être obtenu dans un grand état de pureté. 

En opérant en présence d'un excès de carbone ou en fondant 
le métal dans le creuset de charbon, on obtient un carbure défini 
de formule GTu^ qui dissout du carbone et ce dernier corps est 
abandonné ensuite sous forme de g"raphite. 

Le tungstène pur peut se limer et se forg-er ; il se cémente 
avec facilité, n'agit pas sur l'aiguille aimantée et son point de 
fusion est supérieur à ceux du chrome et du molybdène. 



E. — Uranium. 

L'uranium métallique a été obtenu, pour la première fois, 
par Péligot(i), en réduisant le chlorure d'uranium par le potas- 
sium dans un creuset de platine. 

Dans cette préparation, on recueille une poudre g^rise au 
milieu de laquelle se rencontrent quelques petits g-lobules 
métalliques. 

Différents auteurs ont lég-èrement modifié cette réaction, et, 
en 1886, Zimmermann (2) a repris l'étude des propriétés de l'ura- 
nium en obtenant le métal par réduction du chlorure d'uranium 
par le sodium. 

Les globules métalliques, isolés dans cette préparation, étaient 
en petit nombre. Leur fusion était due à la chaleur intense 
développée par l'action du métal alcalin sur le chlorure. 

Nous avons répété toutes ces expériences. Lorsque l'on 
opère dans un creuset de platine, l'uranium est toujours souillé 
par ce métal. Dans la préparation de Zimmermann, l'uranium 



(1) PÉLTGOT. Recherches sur Vuvsin'mm. Annales de Ch. etdePh.,S' Rér.,t.V,p.5 ;1842. 

(2) ZIMMERMANN; LieUg's Ann: Chem-,, t.CCXIII, p. 290, et CCXVI, p .L 



234 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



renferme environ 2 pour 100 de fer et une petite quantité de 
sodium. 

De plus, quelle que soit la méthode employée, tous ces ura- 
nium s en poudre renferment de l'azote et souvent de l'oxygène. 

Ainsi que nous le démontrerons plus loin, l'uranium métal- 
lique possède une affinité très grande et qui n'était pas connue 
jusqu'ici, pour le gaz azote. 

Nous avons pensé que cette action des métaux alcalins pouvait 
être reprise dans de meilleures conditions, au moyen d'un 
composé double de sodium et d'uranium. 

Préparation du chlorure d'uranium et de sodium^ UCl^ 
2 NaCl. — Lorsque l'on fait arriver au roug-e sombre un courant 
de vapeurs de chlorure d'uranium sur du chlorure de sodium, 
on obtient un chlorure double, qui, par refroidissement, se 
prend en une masse cristalline, de couleur vert pomme, fondant 
vers 390°, soluble dans l'eau froide et dissociable par l'alcool. 

Cette préparation se fait avec facilité, dans un tube de verre 
de Bohême, en produisant à une extrémité le chlorure d'uranium 
par l'action du chlore sur le carbure d'uranium, et en faisant 
arriver ce chlorure sur des fragments de chlorure de sodium 
chauffés au rouge sombre, placés à l'autre extrémité. Le chlo- 
rure alcalin solide commence par se colorer en arrêtant toute 
la vapeur de chlorure d'uranium, puis la masse fond rapidement. 

On sait que le chlorure d'uranium UGl^ est un corps avide 
d'eau, fumant à l'air et difficilement maniable. Au contraire, le 
chlorure double cristallisé est beaucoup moins hygrométrique et 
altérable. Fondu, il fournit un liquide très stable, n'émettant 
pas sensiblement de vapeurs. 

Réduction de ce chlorure double par les métaux alcalins. — 
La réduction a été produite dans un cylindre de fer épais, 
fermé par un bouchon à vis. On a disposé par couches alterna- 



PRÉPAKATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 235 

tives 3 oo^"" de chlorure double et loo^'" de sodium fraîchement 
coupé. 

L'appareil étant fermé, on le porte dans un feu de bois très 
vif, où il est chauffé ving"-cinq minutes. La chaleur dégagée par 
la réaction est assez intense pour porter le bloc au roug-e blanc 
en quelques instants. Après refroidissement, le cylindre a été 
ouvert, et la matière pulvérulente qu'il contenait a d'abord été 
traitée par l'alcool à 96°, pour enlever l'excès de sodium, puis 
lavée rapidement à l'eau bouillie froide, enfin épuisée par l'al- 
cool et ensuite par l'éther. 

Préparation de ruranhim an four électrique. — Aux tempé- 
ratures les plus élevées de nos fourneaux ordinaires, les diffé- 
rents oxydes d'uranium sont irréductibles par le charbon. Il 
n'en est plus de même, aux hautes températures dont on peut 
disposer dans le four électrique. 

Pour obtenir ce métal, on calcine, dans une capsule de porce- 
laine, l'azotate d'uranium que L'on peut préparer dans un grand état 
de pureté (i). 11 reste un oxyde vert répondant sensiblement à 
la formule U'' O^. On additionne cet oxyde, de charbon de sucre 
et le tout est fortement comprimé dans un creuset de charbon. 
En soumettant alors ce mélange dans le four électrique, à 
l'action de l'arc, produit par un courant de 4^0 ampères et 60 
volts, la réduction se fait en quelques instants. Après refroidis- 
sement, on retire, du creuset, un lingot métallique à cassure 
brillante. 

Le rendement en uranium de cette préparation est assez 
grand. Une expérience de douze minutes fournit un culot de 
200 à 110)^^. On obtient ainsi une véritable fonte, dont la teneur 
en carbone varie avec la prédominance soit de l'oxyde, soit du 
charbon dans le mélange . 

(1) Voir plus loin la préparation du carbure d'uranium. 



236 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



L'analyse qualitative de ces premiers échantillons nous a 
démontré que nous n'avions que de l'uranium, du carbone et 
une petite quantité d'azote. Différents dosages nous ont donné 
les chiffres ci-dessous : 

1. 2. 3. 4. 5. 

Uranium 86,25 89,46 89,10 95,70 97,60 

Carbone 13,50 11,03 10,24 5,02 2,06 

Dans une nouvelle série d'expériences, nous avons opéré 
avec le mélange suivant : 

Oxyde d'uranium BOO?"" 

Charbon de sucre 40^'" 

On place, dans un creuset de charbon, environ 500^*" de ce mé- 
lange et l'on chauffe dans notre four électrique sept à huit 
minutes avec un courant de 8oo ampères et 45 volts. On obtient 
un lingot fondu de 350^'. Le métal, préparé dans ces conditions, 
si la chauffe a été bien conduite, ne renferme que très peu de 
carbone et même n'en contient plus du tout. Par contre, on peut 
y rencontrer une petite quantité d'oxyde qui fournit alors un 
métal brûlé, dont les propriétés physiques sont notablement 
modifiées. Si la durée de la chauffe est trop longue, le métal se 
carbure avec facilité et l'on obtient une fonte, puis le carbure 
cristallisé C^ Ur-. 

Pour éviter l'action de l'azote, il est mieux de faire ces expé- 
riences dans un tube de charbon fermé à une extrémité en pre- 
nant le dispositif que j'ai indiqué précédemment. 

Affinage de la fonte d'uranium à la forge. — Lorsque l'on 
a préparé un uranium contenant de o,i à o,5 de carbone par le 
procédé précédent, on peut affiner la surface extérieure des 
fragments, en les chauffant à la forge pendant plusieurs heures, 
dans une brasque d'oxyde vert d'uranium. 



PRÉPARATION AU POUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 237 



Pour réaliser cette expérience, il faut avoir soin de disposer 
le creuset qui contient l'oxyde d'uranium et le métal, au milieu 
d'un autre creuset rempli d'une brasque titanifère, finement 
pulvérisée. L'oubli de cette précaution produirait un métal de 
couleur jaune recouvert d'azoture. 

Préparation de V uranium métallique par électrolyse, — Le 
chlorure double d'uranium et de sodium que nous avons décrit 
précédemment s'électrolyse avec la plus g-rande facilité. Il four- 
nit au pôle nég-atif une éponge d'uranium renfermant souvent 
de petits cristaux de ce métal. Il suffît, pour avoir une marche 
régulière, d'une différence de potentiel aux bornes de 8 à lo volts. 
Nous avons utilisé g-énéralement un courant d'une intensité de 
5o ampères. Le bain est maintenu en fusion par l'action calori- 
fique du courant lui-même. 

L'électrolyse était faite au moyen d'électrodes en charbon pur 
et le chlorure était placé dans un vase cylindrique en porcelaine. 
Ce vase était clos au moyen d'une plaque de porcelaine rodée, 
qui donnait passage aux deux électrodes et à un tube de verre 
recourbé à ang-le droit. Ce dernier permettait d'amener un cou- 
rant d'hydrogène bien sec et bien privé d'azote au-dessus du sel 
fondu. 

Après complet refroidissement, le contenu du creuset est repris 
par l'eau glacée ; on le lave ensuite rapidement à l'alcool, car l'u- 
ranium très divisé décompose l'eau à la température ordinaire. 

Cet uranium est cristallisé; certaines parties voisines de l'élec- 
trode se présentent même en cristaux assez nets, pouvant attein- 
dre i""™ de côté. 

Lorsque l'on emploie une électrode de fer, on peut obtenir 
par ce procédé des alliages d'uranium et de fer d'un blanc d'ar- 
gent qui peuvent se limer avec facilité et qui possèdent un grain 
très fin. 



238 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Propriétés physiques. — Lorsque l'uranium est bien pur, sa 
couleur est absolument blanche, moins bleutée que celle du fer, 
dont il peut prendre le poli. Si ce métal est coloré en jaune on 
peut toujours y déceler la présence de l'azote. 

L'uranium pur se lime avec facilité ; il ne raye pas le verre ; 
il peut se carburer alors légèrement lorsqu'on le chauffe dans 
une brasque de charbon et prendre la trempe. 

Il n'est pas magnétique, lorsqu'il est bien exempt de fer; nous 
avons déjà appelé l'attention sur ce point. On peut distiller 
l'uranium au four électrique et obtenir par condensation de la 
vapeur, de petites sphères métalliques exemptes de carbone, et 
n'agissant pas sur l'aig'uille aimantée. 

Propriétés chimiques. — L'uranium en poudre fine préparé 
par électrolyse, prend feu dans le fluor, y brûle avec éclat et 
produit un fluorure volatil de couleur verte. Le chlore l'attaque 
à la température de i8o° ; le brome à 210°, l'un et l'autre avec 
incandescence. La même réaction se produit dans la vapeur 
d'iode vers 260° avec formation d'un iodure d'uranium. Toutes 
ces réactions sont complètes. 

Le métal obtenu par Zimmermann ..n'était pas attaqué par la 
vapeur d'iode et il fournissait, dans un courant de chlore, une 
réaction limitée, laissant dans la nacelle un abondant résidu. 

Le g^az acide chlorhydrique attaque l'uranium avec incandes- 
cence au rouge sombre, en donnant un chlorure stable qui, 
avec l'eau, produit une solution verte. L'acide .^iodhydrique 
l'attaque vers le rouge. 

L'uranium en poudre fine brûle dans l'oxygène pur, dès la 
température de 1 70°, en produisant un oxyde vert très foncé. 

Lorsque l'on projette la fonte d'uranium sur la porcelaine, 
ou lorsqu'on agite ses fragments dans un flacon de verre, elle 
fournit de brillantes étincelles par suite de la combustion d'une 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 239 

petite quantité de métal. Il se produit, dans ce cas, mais avec 
un éclat beaucoup plus grand, un phénomène analogue à la 
combustion des parcelles de fer ([ui prennent feu par simple 
frottement dans l'air. On pourrait employer, avec facilité, cette 
fonte d'uranium pour fabriquer des britjuets ou des amorces, 
cependant, lorsqu'elle donne de belles étincelles, elle es( trcs 
carburée et dès lors assez friable. Je crois qu'il vaudrait mieux 
substituer à cette fonte, un alliage de fer et d'uranium renfer- 
mant une, petite quantité de carbone. 

L'uranium réagit sur le soufre vers 5oo° en fournissant un 
sulfure noir qui s'attaque lentement par l'acide chlorhydrique et 
donne de l'hydrogène sulfuré. Il se combine au sélénium avec 
incandescence. 

Ainsi que nous l'avons fait remarquer précédemment, l'ura- 
nium s'unit à l'azote avec la plus g-rande facilité. Des fragments 
de métal, chauffés dans un courant d'azote à 1000°, se recouvrent 
d'une couche jaune d'azoture. 

L'uranium en poudre réagit sur le gaz ammoniac au-dessus 
du rouge sombre, sans incandescence, en produisant un dégage- 
ment de gaz hydrogène et en laissant une poudre noire cristal- 
line dont nous poursuivons l'étude. 

L'uranium pur en poudre très ténue décompose l'eau lente- 
ment à la température ordinaire et plus rapidement à 100°. 
Cette propriété le rapproche bien du fer. MM. Troost et Haute- 
feuille ont démontré que le fer réduit décomposait l'eau à sa 
température d'ébullition. 

L'uranium fondu se recouvre d'une couche d'oxyde au 
contact de l'eau, et l'attaque est notablement accélérée par la 
présence de l'acide carbonique. 

Analyse. — Dans toutes ces recherches, l'uranium a été séparé et 



240 LE POUR ÉLËCTRIQtiÉ 



dosé sous forme d'oxyde U^ G** et le carbone pesé à l'état d'acide carbo- 
nique . 

Le chlorure double d'uranium et de sodium nous a fourni à l'analyse 
les chiffres suivants: 

1. 2. 3. THÉORIE 

Uranium 47,9 47,7 48,20 48,08 

Sodium » » 10,10 9,21 

Chlore 42.3 42,4 42,01 42,68 

L'uranium métallique, préparé par le sodium, nous a donné : 

1. 2. 

Uranium 99,40 99,28 

Les échantillons renfermaient toujours des traces de métal alcalin . 
Le métal préparé au four électrique contenait : 

1. 2. 3. -1. 

Uranium 99,121 99,106 98,021 99,520 

Carbone 0,168 0,601 1,356 0,005 

Scories 0,187 0,204 0,303 0,421 

Enfin l'uranium préparé par électrolyse. 

1. 2. 

Uranium 99,27 99,48 

Insoluble dans l'acide azotique 0,52 0,27 

CoNGLUsiOiNS. — En résumé, le métal uranium peut s'obtenir 
avec facilité, soit en décomposant par le sodium le chlorure 
double d'uranium et de sodium, soit par l'électrolyse de ce 
même composé, ou mieux par la réduction au four électrique 
de l'oxyde d'uranium par le charbon. Ces trois méthodes 
fournissent de bons rendements, et nous avons eu l'occasion, 
pour ces recherches, de préparer plus de iS"**^ d'uranium métal- 
lique. 

L'uranium peut être obtenu cristallisé ; le métal pur a des 
propriétés qui le rapprochent beaucoup du fer ; il se lime, se 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 241 

carbure, se trempe et s'oxyde comme lui. Sa facilité de combi- 
naison, avec l'oxyg'ène, est plus grande que celle du fer ; en 
poudre fine, il décompose l'eau lentement à froid. De même 
l'action qu'il exerce sur les hydracides est plus énergique. 

Il possède une affinité puissante pour l'azote, et si, dans sa 
préparation, l'on ne prend pas de grandes précautions, pour 
éviter l'action de ce métalloïde, il en renferme toujours une 
certaine quantité. 

Ce métal, bien exempt de fer, n'exerce pas d'action sur 
l'aig-uille aimantée et il est notablement plus volatil que le fer 
au four électrique. 

F. — Vanadium (1). 

Les importantes recherches de M. Roscoë ont démontré com- 
bien la préparation de ce corps simple était difficile. Ce savant a 
établi en effet, que, par réduction de l'acide vanadique par le 
charbon, on n'avait jamais obtenu qu'un siliciure à peine fusible 
à la température du fourneau à vent. Enfin M. Roscoë a pu 
surmonter les nombreuses difficultés que présentait cette prépa- 
ration, et, en réduisant le bichlorure de vanadium jDar l'hydro- 
gène pur et sec, il a obtenu le vanadium métallique. Ce savant 
fait remarquer toutefois que le métal en poudre ainsi obtenu, 
contient encore une très faible portion d'oxygène et i,8 p. loo 
d'hydrogène. 

La préparation de la fonte de vanadium est une de celles qui 
nous ont présenté le plus de difficultés au four électrique. Nous 
sommes parti du métavanadate d'ammoniaque pur qui, par calci- 
nation, nous a fourni un oxyde vanadique d'un brun jaune assez 
facilement fusible. Cet oxyde était ensuite mélangé de charbon 

(1) Comptes rendus, t. CXVI, p. 1225, 29 mai 1893, et t. CXXII, p. 1297, 8 juin 1896. 
FOUR ÉLECTRIQUE. 16 



242 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



de sucre, et, lorsqu'on le plaçait à quelques centimètres de l'arc 
produit par un courant de 35o ampères et 70 volts, la réduction 
ne se produisait pas. Il a fallu faire jaillir l'arc au contact de 
cette poudre et faire durer la chauffe jusqu'à 20 minutes pour 
obtenir, seulement à la surface du mélange, de petits granules 
métalliques de la dimension d'une lentille. 

Nous avons dû opérer alors avec des tensions beaucoup plus 
fortes. En employant un arc fourni par une machine de i5o che- 
vaux, mesurant 1000 ampères et 70 volts, nous avons pu obtenir 
la réduction complète de l'oxyde et la fusion du carbure en 
quelques instants. 

Voici la teneur en carbone total des fontes renfermant du gra- 
phite préparées dans ces conditions. 

1. 2. 3. 

Carbone 25,47 25,68 17,56 

Grâce à l'obligeance de M.*Heeren, qui a bien voulu mettre à 
notre disposition une notable quantité de cendres provenant 
d'une houille vanadifère (i), j'ai pu continuer et étendre ces 
recherches. 

Traitement des cendres vanadifères. — Les cendres mélan- 
g"ées de fragments de houille, qui m'ont été remises, renfermaient 

(1) M. MoURLOT a donné précédemmeat, pour l'analyse de cette houille, les chiffres 
suivants. Comptes re7idus, t. CXVII, p. 5i6. 

Partie soluhle dans les acides : Partie InsohMe dans les acides : 

A. vanadique 38,5 Silice 13,6 

A. sulfurique.. 12,1 Alumine 5,5 

A. phosphorique 0,8 Sesquioxyde de fer 9,4 

Sesquioxyde de fer 4,1 Magnésie 0,9 

^luiûine 4, -— 

Chaux 8,44 ^^'* 

Oxyde de potassium 1,8 

69,74 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 243 

8 à 10 p. 100 d'acide vanadiqiie. Elles ont été grillées au moufle 
de façon à détruire toutes les parties charbonneuses. Leur teneur 
s'est élevée à 38 p. loo d'acide vanadicjue. 

5oo^^' de cendres sont placés dans un matras de deux litres, 
sur un bain de sable et attaqués par l'acide nitrique, auquel on 
ajoute de loin en loin une petite quantité d'acide clilorhydrique. 
On reprend ensuite par l'eau et on lave le résidu insoluble. Après 
filtration sur une toile, tous les liquides sont réunis, puis éva- 
porés à sec ; le résidu est repris par l'ammoniaque au dixième et 
il fournit une première solution de vanadate ammoniacal, que 
l'on concentre, puis que l'on précipite par l'acide nitrique pour 
obtenir de l'acide vanadiquebrut. 

Le résidu insoluble est épuisé par l'ammoniaque au dixième ; 
il fournit une nouvelle quantité de vanadate que l'on traite de 
même par l'acide azotique. 

L'acide brut, ainsi obtenu, a été purifié par la méthode de 
M. L'Hôte (i). Le vanadium est transformé en chlorure de vana- 
djle, et ce dernier est décomposé par l'eau. 

Le chlorure de vanadjle a été obtenu à 260°, et la rectification 
a été faite par fraction de i5o^'' au moyen d'un appareil à boules. 
Le chlorure de vanadyle distillait à -)- 126°, 5, chiffre indiqué 
par M. L'Hôte. 

En le décomposant par l'eau, on obtient l'acide vanadique 
pur, qui est ensuite séché avec soin. 

Préparation de la fonte de vanadium. — L'anhydride vana- 
dique a été mélang'é avec du charbon de sucre finement pulvé- 
risé dans les proportions suivantes : 

Anhydride vanadique 182 gr. 

Charbon de sucre 60 — 

(1) L'HÔTE. Annales de Chimie et de Physique, 6<^ série, t. XXII, p, 407, 1891. 



244 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



3oo gT. de ce mélange ont été chauffés au four électrique avec 
un courant de 900 ampères et 5o volts. La durée de l'expérience 
est de 5 minutes. On a obtenu ainsi un vanadium très carburé 
qui, à l'analyse, nous a donné les chiffres suivants : 

1. 2. 3. 5. 4. 
Carbone 10,5 13,8 11,6 16,2 15,9 

Dans une autre série d'essais, nous avons employé : anhy- 
dride vanadique, 100; charbon, 20, et nous avons obtenu des 
fontes qui contenaient : 

Carbone, pour cent : 9,9; 9,2 ; 9,88. 

Tous ces essais ont été faits dans des tubes en charbon. Il faut, 
dans cette préparation, employer un courant intense et de très 
courte durée, parce que l'anhydride fond avec facilité et mouille 
complètement le charbon du tube. Dans ce cas la carburation est 
très rapide. 

Lorsque nous avons essayé d'affiner la fonte du vanadium, 
tous nos essais ont été infructueux^ à cause de cette facile liqué- 
faction de l'acide vanadique. Les belles recherches de M. Roscoë 
ont démontré d'ailleurs que la préparation du vanadium est une 
des plus difficiles de la chimie minérale. 

L'affinité puissante du vanadium pour l'azote vient encore 
augmenter ces difficultés. Il est utile d'atteindre de suite une 
température très élevée pour arriver à la destruction de l'azoture. 

En chauffant pendant deux minutes seulement de l'acide vana- 
dique pur dans un tube de charbon avec un courant de 1000 am- 
pères et 60 volts, et en ayant soin de faire arriver constamment 
de l'hydrogène dans le tube de charbon, nous avons pu obtenir 
une fonte de vanadium qui ne renfermait plus que 5,3 à 4,4 de 
carbone. 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 245 



Un autre échantillon, chauffé trois minutes^ nous a donné 
7,42 de carbone. 

Pi^opriétés de la fonte de vanadium. — La fonte de vana- 
dium à 5 p. 100 de carhone a une couleur blanche, une cassure 
brillante, métallique, inoxydable à l'air et une densité de 5,8 

à -|- 20°. 

M. Roscoë a trouvé 5,5 pour le vanadium, renfermant des 
traces d'oxygène et i,3p. loo d'hydrogène. 

Cette fonte brûle avec incandescence au roug-e dansl'oxyg-ène. 
Le chlore l'attaque au roug-e sombre sans incandescence. L'azote 
s'y combine avec facilité ; et, d'une façon générale, cette fonte 
est attaquée plus facilement par les acides que le carbure défini 
dont nous parlerons plus loin. L'acide chlorhydrique ne l'attaque 
ni à froid ni à chaud, tandis que l'acide sulfurique concentré et 
bouillant l'attaque très lentement. Ses autres propriétés sont 
comparables à celles du vanadium de M. Roscoë. Nous ne nous 
y arrêterons pas. 

Préparation du carbure de vanadium. — Lorsque l'on chauffe 
au four électrique l'anhydride vanadique, mélang-é de charbon 
de sucre dans un tube de charbon, pendant neuf .ou dix minu- 
tes (900 ampères et 5o volts), on obtient un culot métallique 
formé par un carbure défini de vanadium qui a abandonné une 
petite quantité de g-raphite au moment de sa solidification (i). 

Propriétés du carbure de vanadium. — Ce carbure de vana- 
dium CVa est volatil, lorsqu'il est fortement chauffé au four 
électrique. Son point de fusion est un peu supérieur à celui du 



(1) Dans une expérience faite au creuset, un fragment de chaux provenant de la 
voûte du four étant tombé dans le creuset, il s'est formé un mélange de carbure de 
vanadium et de carbure de calcium. Ce dernier s'est délité à l'air et a fourni du car- 
bure de vanadium en cristaux isolés et très nets. L'excès de chaux a été enlevé par 
l'acide acétique et le mélange séché a été traité par l'iodure de méthylène, qui a 
permis d'enlever, par différence de densité^ quelques cristaux de graphite. 



246 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



molybdène. A l'état liquide, il a l'apparence métallique. Sa den- 
sité est de 5,36, il raye le quartz avec facilité. Il se présente en 
beaux cristaux bien nets. 

Le chlore l'attaque avec incandescence au-dessus de 5oo° en 
fournissant un chlorure liquide facilement volatil. Il brûle dans 
l'oxygène au rouge sombre avec une vive incandescence. Il ne 
se combine pas au soufre au point de fusion du verre. L'azote 
et l'ammoniaque l'attaquent au roug'e avec formation d'azoture. 
Il ne réagit pas, au rouge sombre, sur l'acide chlorhydrique 
g-azeux, la vapeur d'eau et l'hydrogène sulfuré. 

Les acides chlorhydrique et sulfurique ne l'attaquent pas, 
tandis qu'il réag-it sur l'acide azotique à froid. 

Les oxydants, nitrate et chlorate de potassium en fusion, le 
décomposent au rouge sombre. Avec le chlorate il se produit 
une vive incandescence. 

Analyse. — Le carbure de vanadium nous a donné à l'ana- 
lyse les chiffres suivants : 

THÉORIE 

1. 2. pour CVa. 

Carbone 18,39 18,42 18,98 

Vanadium 81,26 80,79 81,01 

Alliages de vanadium. — Le vanadium, malgré son point de 
fusion élevé, donne avec facilité des alliages. Nous en avons 
étudié quelques-uns. 

Lorsque l'on chauffe au four électrique pendant trois minutes 
un mélang-e d'oxyde de fer, d'anhydride vanadique et de charbon 
de sucre, de façon à préparer un alliage de 20 p. 100 de vana- 
dium (900 ampères et 5o volts), on obtient un culot homogène 
d'un blanc gris à cassure cristalline. Cette fonte est aigre, mais 
peut encore se limer, elle contient : 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 247 



Fer 72, 9G 

Vanadium 18,16 

Carbone 8,85 



'>■ 



Un mélang'e d'anhydride vanadique, d'oxyde de cuivre et de 
charbon, mélang-e calculé pour obtenir un alliage à 5 p. loo de 
vanadium, nous a fourni au four électrique dans les mêmes 
conditions, un culot bien fondu de couleur bronze, très malléable, 
se limant avec facilité et plus dur que le cuivre. Il renfermait : 
cuivre 96,62 ; vanadium 3,38. 

On peut préparer un alliage d'aluminium et de vanadium en 
maintenant, au fond d'un creuset de terre, de l'aluminium 
fondu et en projetant à sa surface un mélange d'acide vanadique 
et de limaille d'aluminium. Ce dernier métal ag'it comme réduc- 
teur ; il se produit une vive incandescence, et, en agitant toute 
la masse, on obtient un alliag^e aluminium-vanadium très mal- 
léable, de peu de dureté, et qui se lime en empâtant l'outil. Cet 
alliage renfermait 2,5 pour cent de vanadium. 

Dans une autre expérience, nous avons chauffé au four élec- 
trique, un mélang-e d'argent réduit avec les quantités d'anhy- 
dride vanadique et de charbon déterminées pour l'alliage, à 
10 p. 100. Durée de la chauffe, trois minutes (900 ampères et 
5o volts). On a obtenu ainsi un lingot métallique formé de deux 
parties superposées : d'une part le vanadium sans trace d'argent, 
et en-dessous, l'argent avec sa belle couleur blanche ne donnant 
après dissolution aucune réaction de vanadium. 

Ces deux corps sont donc sans action l'un sur l'autre. 

Conclusions. — En réduisant l'acide vanadique par le char- 
bon au four électrique, on peut ojjtcnir, en abondance et 
avec facilité, une fonte de vanadium titrant 4^5 pour 100 de 
carbone. Si la chauffe est plus longue, on obtient toujours un 



248 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



nouveau carbure, défini et cristallisé, de formule CVa. Ce com- 
posé n'agit pas sur l'eau à la température ordinaire et est plus 
stable en présence des acides que la fonte de vanadium. 

Le vanadium peut s'unir à la température du four électrique, 
au fer, au cuivre à l'aluminium, tandis qu'il ne forme pas 
d'alliag-e avec l'argent. 

Par l'ensemble de ses propriétés, le vanadium est plus voisin 
des métalloïdes que des métaux ; son carbure se rapproche des 
carbures de titane et de zirconium, qui ont même formule. 

G. — Zirconium. 

La zircone en fusion est réduite facilement par le charbon 
au four électrique. Si l'on place une notable quantité de zircone 
dans un creuset de charbon, après l'action de l'arc on retrouve 
en dessous de la zircone fondue, un culot métallique de zirconium 
ne contenant ni carbone ni azote, mais renfermant des quantités 
variables d'oxyde. 

Au contraire, en mélang-eant la zircone avec un exèsde char- 
bon, on obtient un corps d'aspect métallique, àcassure brillante, 
ne renfermant pas d'azote, et qui, à l'analyse, nous a donné les 
chiffres suivants : 

1. 2. 3. 

Carbone 4,22 4,60 5,10 

Il suffit de fondre à nouveau ce carbure en présence d'un 
excès de zircone liquide pour l'affiner et obtenir le zirconium 
métallique. C'est un corps très dur rayant avec facilité le verre 
et le rubis. Sa densité a été trouvée égale à 45^5. Elle est donc 
très voisine de celle du zirconium de M. Troost, qui avait indi- 
qué, comme densité de ce corps simple, f\,i^^. Les propriétés 
de ce métal ont été, du reste, très bien étudiées par ce savant, 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 249 

et nous n'avons rien à ajouter à l'important Mémoire qu'il a 
publié sur ce sujet (i). 

Carbure de zirconiiim. — Nous avons étudié en collabora- 
tion avec M. Lengfeld un composé défini et cristallisé du zirco- 
nium et du carbone. 

Préparation de la zircone. — Les différentes méthodes 
décrites jusqu'ici pour obtenir la zircone pure , présentent 
de g-randes difficultés, lorsque l'on veut opérer sur une masse 
importante de zircon (silicate de zircone). Nous avons modifié 
cette préparation de la façon suivante. Le zircon trié est réduit 
en poudre, mélangé de charbon de sucre et chauffé au four 
électrique dans un creuset de charbon avec un courant de looo 
ampères et l\o volts pendant dix minutes. Le silicium étant 
beaucoup plus volatil que le zirconium, ainsi que nous l'avons 
établi précédemment, se dégage tout d'abord et il reste une 
masse d'apparence métallique, bien fondue, formée surtout de 
carbure de zirconium ne renfermant plus qu'une petite quan- 
tité de silicium. 

Ce carbure de zirconium impur est attaqué, au rouge sombre, 
par un courant de chlore. Il se produit un mélange de chlorures 
de zirconium, de fer et de silicium. La quantité de chlorure de 
silicium est assez faible pour que l'on ne remarque aucune con- 
densation de corps liquide. On reprend ces chlorures par l'a- 
cide chlorhydrique concentré bouillant; le chlorure de zirconium 
se sépare à peu près pur. On le recueille, puisonle lave àl'acide 
chlorhydrique concentré; il est mis ensuite en solution dans 
l'eau, traité par l'acide chlorhydrique, puis évaporé à siccité. Il 
faut avoir soin de ne pas trop élever la température. Le résidu 
est repris par l'eau distillée et enfin précipité par l'ammoniaque. 

(1) Troost. Recherches sur le zirconiuni. Comptes renihis^ t, LXT, p. 109, 1865. 



250 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



On obtient ainsi un hydrate tout à fait blanc, bien exempt de 
fer et de silicium, qui est ensuite calciné au four Perrot. 

L'oxyde de zirconium anhydre est mélang-é avec du charbon 
de sucre et de l'huile, puis comprimé en cylindres, et enfin légè- 
rement calciné. 

Ce mélange est placé dans un tube de charbon fermé à l'une de 
ses extrémités et chauffé au four électrique pendant dix minutes 
avec un courant de looo ampères et 5o volts. Une partie de 
la zircone se volatilise et entre en fusion. Ainsi qu'on le voit, la 
chauffe doit être très énergique, et ce n'est que dans la partie 
la plus chauffée, c'est-à-dire au fond du tube, que l'on rencontre 
soit un culot de petite dimension, soit des globules métalliques. 

Il arrive souvent que les tubes de charbon ne peuvent résis- 
ter à cette température élevée; ils se percent ou se fendent, et 
le carbure de zirconium, obtenu dans ces conditions, renferme 
du carbure de calcium provenant de l'intérieur du four; il se 
délite à l'air. 

Cette réduction a été essayée avec des quantités variables de 
carbone et a toujours donné le même produit. Lorsque l'on 
chauffe ce mélang-e avec un courant moins intense, le carbure 
obtenu contient de l'azote. 

Propriétés. — Ce nouveau carbure de zirconium possède 
une couleur grise, un aspect métallique et ne se délite pas 
dans l'air sec ou humide, même à la température de ioo°; il 
raye le verre et le quartz avec facilité, mais n'a aucune action 
sur le rubis. 

Les hydracides attaquent ce carbure avec facilité : le fluor à 
froid, le chlore à 260° avec une belle incandescence, le brome 
à 3oo°et l'iode à 4oo°. 

Au rouge sombre, il brûle dans l'oxygène avec un vif éclat. 
Chauffé avec du soufre, ce dernier se volatilise avant qu'aucune 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 251 

coiiiliinaison puisse se produire. Au rouge sombre, dans la 
vapeur de soufre, il donne une peiile quantité de sulfure. 

Le carbure de zirconium, maintenu liquide dans le four élec- 
trique, dissout du carbone, qu'il abandonne par refroidisse- 
ment sous forme de graphite. 

L'eau et l'ammoniaque sont sans action sur lui, à la tem- 
pérature ordinaire et au roug-e sombre. 

L'acide clilorlijdrique, étendu ou concentré, n'a pas d'action 
même à sa température d'ébullition. 

L'acide azotique dilué l'attaque peu, mais l'acide concentré 
réagit de suite et avec violence, si la température s'élève. L'acide 
sulfurique concentré et l'eau régale le décomposent lentement 
à froid, et plus vivement à chaud. 

Les oxydants, tels qvie l'azotate, le permanganate et le chlo- 
rure de potassium, l'attaquent avec énerg-ie ; le chlorate fournit 
même une réaction explosive. 

A son point de fusion, le cyanure de potassium est sans action, 
tandis que la potasse fondue le dissout assez facilement. 

A7ia,lyse. — Dosage du zirconium. — Le zirconium a été dosé par 
les procédés suivants : 

1° Le carbure a été attaqué par un mélange de nitrate et d'hydrate de 
potassium en fusion. On reprend par l'eau, on additionne d'acide chio- 
rhydrique et l'oxyde est précipité par l'ammoniaque, calciné et pesé. 

2" Le carbure est brûlé dans un courant d'oxygène et l'oxyde de 
zirconium pesé directement. 

Dosage du carbone. — Le carbure est chauffé au i*ouge dans vm 
courant de chlore, le résidu est pesé, ce qui fournit le carbone amorphe. 
Le résidu non attaqué était formé de graphite pur, et la différence entre 
son poids et celui du carbone nous permettait de déduire le carbone 
combiné (1). 

(1) Nous avons essayé de doser le carbure combiné en attaquant le carbure par 
l'acide azotique fumant et en faisant passer les gaz dégagés sur une colonne de cuivre 



252 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Les chiffres obtenus sont les suivants : 

1. 2. 3. 

Zirconium 83,00 82,8 86,1 

Carbone combiné 10,70 10,3 » 

Graphite 6,00 8,76 » 

En tenant compte du graphite, les rapports de zirconium et de car- 
bone combinés deviennent : 

CALCULÉ 

1. 2. pour ZrO 

Zirconium 88,6 88,7 88,3 

Carbone combiné 11,14 11,3 11,7 

Conclusions. — La zircone pure et le charbon fournissent, 
lorsqu'ils sont chauffés au four électrique en dehors de l'arc, un 
carbure de zirconium de formule CZr (i), bien cristallisé et non 
décomposable par l'eau de o° à loo'^. . 

Ce fait est assez curieux, car le zirconium, qui, dans la clas- 
sification de Mendéléeff, se rapproche du thorium, présente 
avec lui quelques différences, puisque son carbure possède une 
grande stabilité, tandis que le carbure de thorium décompose 
l'eau froide avec production d'acétylène, d'éthylène, de méthane 
et d'hydrogène. 



H. — Titane. 

Le titane est plus connu jusqu'ici à l'état de combinaison 
qu'à l'état de liberté. On ne l'a obtenu que sous forme de poudre 

chauffée au rouge ; l'acide carbonique était recueilli dans un tube de potasse et pesé. 
Les chiffres ainsi obtenus ne sont pas concordants parce qu'il se forme toujours des 
composés organiques qui ne sont détruits que lentement par l'acide azotique fumant. 

(1) Nous avons présenté nos premières recherches sur le zirconium à l'Académie 
des sciences, le 29 mai 1893 [ComjJtes rendus, t. CXVI, p. 1222). A la même séance, 
M. Troost a publié une étude sur le même sujet et indiqué l'existence d'un carbure 
C^Zr obtenu avec un courant de faible intensité (35 ampères, 70 volts), mais en opérant 
au milieu même de l'arc. 



PRÉPARATION AU FOUIt ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 253 

amorphe, dont l'aspect et les propriétés ont varié avec chaque 
préparation. 

Dans le premier procédé, inventé par Berzélius, ce savant 
faisait réag-ir le potassium sur un fluotitanate alcalin. On 
recueillait, dans ces conditions, une poudre de couleur rou- 
geâtre, que l'on a démontrée ensuite n'être qu'un azoture. 

Wôhler (i) et plus tard Wôhler et Deville (2), en faisant 
réag-ir le sodium sur le fluotitanate de potassium dans un cou- 
rant d'hydrog-ène, ont préparé une autre poudre de couleur 
grise, qu'ils regardaient comme le titane, et qui décomposait 
l'eau à la température de 100°. 

Enfin, plus récemment, M. Kern (3), en entraînant au rouge 
la vapeur de chlorure de titane par un courant d'hydrog-ène, 
sur du sodium placé dans une nacelle, a obtenu une autre poudre 
qui ne décomposait plus l'eau qu'à 5oo''. Du reste, aucun des 
auteurs de ces travaux n'a produit d'analyse du titane, qui, en 
somme, était toujours fourni par la réduction d'un composé 
titane par un métal alcalin. L'affinité si puissante du titane 
pour l'azote, et la grande difficulté d'avoir un courant continu 
d'hydrog-ène absolument privé d'azote, compliquaient singuliè- 
rement cette préparation. Les échantillons obtenus jusqu'ici 
renferment tous du potassium ou du sodium, du silicium, de 
l'oxygène, de l'azote et de l'hydrogène. 

A la suite de nos réductions par le charbon, au four électrique, 
de l'oxyde d'uranium, de la silice et de l'acide vanadique, nous 
avons repris l'étude du titane. 

Lorsque l'on chauffe, dans notre four électrique, avec un 
courant de 100 ampères et 5o volts (machine de 8 chevaux), 

(1) Wôhler. Annales de Chimie et Physique, B^ série, t. XXIX, p. 166. 

(2) WÔHLER et Deville. Annales de Chimie et de Physique, 3'= série, t. LU, p. 92. 

(3) Kern. Chemical News, t. XXXIII, p. 57, 1876, et Bulletin de la Société chi- 
mique, t. XXVI, p. 265, 1876, 



254 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



de l'acide titanique placé dans un creuset ou dans une nacelle 
de charbon, on obtient d'une façon constante un oxyde de titane 
fondu ou cristallisé d'un bleu indigo. Si l'on répète cette opé- 
ration avec un courant de 3oo à 35o ampères et de 70 volts 
(4o chevaux), on obtient une masse jaune de couleur bronze 
parfaitement fondue. C'est l'azoture de titane Ti^ Az~ de Friedel 
et Guérin. 

Pour préparer le titane, la température doit être beaucoup 
plus élevée. Avec une machine de 45 chevaux, en variant la 
forme de l'expérience, nous n'avons jamais obtenu que l'azo- 
ture. La préparation ne devient possible que si l'on produit 
une chaleur assez grande pour dépasser la température de 
décomposition de cet azoture de titane. 

Lorsque l'on chauffe, dans une nacelle de charbon, un mélang-e 
d'acide titanique et de carbone, sous l'action d'un arc de 
1200 ampères et 70 volts (au moyen du four électrique à tube 
que nous avons décrit), on obtient une masse fondue qui, après 
refroidissement, a un aspect cristallin très net et est formée 
par un carbure de titane de formule TiC absolument exempt 
d'azote. 

Enfin, lorsque l'on chauffe sous l'action du même arc, mais 
cette fois dans un creuset, un mélang-e d'acide titanique et de 
charbon, sans qu'il y ait excès de ce dernier, on obtient, après 
refroidissement, un culot dont la partie supérieure, sur une 
profondeur de 2"° à 3*^™, est fondue et qui est formé par une 
fonte de titane à cassure brillante et à teneur variable de car- 
bone. 

Dans ces conditions, l'azoture de titane ne peut plus exister, 
et le titane plus ou moins carburé subsiste seul. 

Ces actions successives d'un arc de plus en plus puissant, sur 
le mélang-e d'acide titanique et de charbon, me paraissent appor- 



PRÉPARATION AU TOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES COUPS SIMPLES 255 



ter une preuve décisive de l'aug-mentation de la température de 
l'arc électrique en fonction du courant. Celte étiide, en démon- 
trant que la puissance calorifique de l'arc croît avec l'intensité 
électrique, augmente considérablement le nombre des expé- 
riences à entreprendre dans cette nouvelle voie. 

Préparation du titane. — On peut employer, comme acide 
titanique, le rutile de Limoges bien cristallisé et choisi avec 
soin. Il ne renferme qu'une très petite quantité de silice et de 
fer. Dans ce cas, le titane obtenu ne sera pas pur. Il contiendra 
de I à 2 pour loo de fer et un peu de silicium. 

Il vaut mieux substituer, au produit naturel, de l'acide tita- 
nique préparé au laboratoire. Ce composé est intimement mélangé 
à du carbone, puis comprimé et séché avec soin. On tasse for- 
tement ce mélange dans un creuset cylindrique de charbon, de 
8*^™ de diamètre, et l'on dispose le tout au milieu du four élec- 
trique. On opère ainsi sur une quantité de Soo^'' à 4ooS''. On 
fait jaillir l'arc provenant d'un courant de looo ampères et 
6o volts pendant cljx à douze minutes ; on arrête le courant, on 
laisse l'appareil se refroidir, puis on ouvre le four. Le creuset 
renferme une masse homog-ène qui n'a été liquéfiée que sur une 
profondeur de quelques centimètres. Cette matière est recouverte 
d'un vernis jaunâtre d'acide titanique fondu. 

Si l'on opère avec un courant de 2200 ampères et 60 volts, la 
quantité de titane obtenue est plus grande, mais la fusion de 
tout le mélang-e contenu dans le creuset n'est pas complète. 
Chaque expérience fournit environ 2008*' de titane. 

En dessous du titane fondu, on trouve une couche d'azoture 
jaune plus ou moins cristallisé, et, tout au fond du creuset une 
autre couche bleu d'oxyde de titane, hérissée de petits cristaux. 
Ces différentes tranches, de composés variables, sont une preuve 
de l'abaissement rapide de la température de la surface jusqu'au 
fond du creuset. 



256 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



La fonte de titane, que l'on obtient dans ces conditions, sera 
plus ou moins riche en carbone, selon les proportions d'acide 
titanique et de charbon. Nous avons obtenu ainsi les chiffres 
suivants : 









DUKEE 












lie la 








AMPÈRES 


VOLTS 


CHAUFFE 


CARBOXE 


CENDRES 


Rutile -\- charbon. . . . 


1000 


70 


15' 


15,3 


3,3 


» » .... 


1200 


70 


12' 


11,2 


2,0 


» » .... 


1000 


60 


12' 


8,2 


2,4 


Acide titanique + char- 












bon . 


1100 


70 


10' 


7,7 


4,5 


Carbure de titane -- 












Acide titanique 


2000 


60 


9' 


4,8 


2,1 



Cette fonte de titane peut être mélang-ée avec de l'acide tita- 
nique, puis chauffée à nouveau au four électrique, sous l'action 
d'un courant aussi intense que précédemment. Dans ces condi- 
tions, surtout si Ton a soin d'opérer rapidement pour éviter 
l'action carburante de l'arc, on obtient un titane ne renfermant 
pas d'azote et de silicium, et ne contenant plus, comme impu- 
reté, que 2 pour loo environ de carbone. Jusqu'ici nous n'avons 
pu descendre au-dessous de cette teneur. 

Propriétés. — • Le titane, préparé dans ces conditions, se 
présente sous la forme d'une niasse fondue, à cassures d'un 
blanc brillant, assez dure pour rayer avec facilité le cristal de 
roche et l'acier, friable néanmoins et pouvant se réduire facile- 
ment en poudre au mortier d'Abich, puis au mortier d'agate. 
Sa densité est de 4^87. 

Le chlore attaque le titane à -f- 35o°, avec incandescence, en 
produisant le chlorure de titane liquide TiCl^. Le brome à 36o°, 
donne un bromure de couleur foncée. L'iode réagit à une tem- 
pérature encore plus élevée, sans incandescence sensible, et 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 257 

fournit l'iodure de titane solide, préparé à l'état de pureté par 
M. Hautefeuillc. 

Dans l'oxygène, le titane brûle à 610" avec incandescence en 
laissant un résidu d'acide titanique amorphe. Le soufre attaque 
lentement le titane au point de ramollissement du verre. Il se 
produit un corps de couleur foncée inattaquable à troid par 
l'acide chlorliydrique et dégageant de l'hydrogène sulfuré avec 
l'acide concentré et bouillant. 

Dans un courant d'azote, le titane en poudre se transforme 
en azoture à une température de 800°. Cette combinaison se 
fait avec un dégag-ement de chaleur, et la nacelle est portée à 
une température supérieure à celle du tube. C'est le premier 
exemple bien net d'une combustion d'un corps simple dans 
l'azote. 

La vapeur de phosphore réagit vers 1000° en donnant un 
phosphure de couleur foncée, mais l'attaque n'est que super- 
ficielle. 

Le carbone se dissout dans le titane fondu et s'y combine 
pour former un carbure défini. L'excès de carbone, entré en 
solution, cristallise ensuite sous forme de graphite . 

Au four électrique, le silicium et le bore s'unissent au titane 
pour donner des borures et des siliciures fondus ou cristallisés, 
qui possèdent une dureté aussi g-rande que celle du diamant. 

Le titane se dissout avec facilité dans le fer en fusion, et 
l'alliage, ainsi obtenu, peut se limer avec facilité. Il se dissout 
aussi dans le plomb. Avec le cuivre, l'étain et le chrome, il 
donne des alliages dont nous poursuivons l'étude. 

L'acide chlorliydrique, concentré et bouillant, attaque lente- 
ment le titane en dégag-eant de l'hydrog-ène; il se produit une 
solution violette. Avec l'acide nitrique à chaud, l'attaque est 
assez lente et fournit de l'acide titanique. Avec l'eau régale, la 

rOUB ÉLECTRIQUE. 17 



258 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



dissolution est beaucoup plus rapide, mais l'acide titanique qui 
se produit ne tarde pas à ralentir la réaction. 

L'acide sulfurique étendu dissout le titane avec plus de faci- 
lité, même à froid ; mais, pour avoir une attaque continue, il est 
pourtant nécessaire d'élever la température. Il se dégag-e de 
l'hydrogène et la solution prend une teinte violette. Avec 
l'acide sulfurique, concentré et bouillant, il se produit de l'acide 
sulfureux. 

Dans un mélange d'acide azotique et d'acide fluorhydrique, 
le titane se dissout en produisant une violente effervescence. 
L'attaque est aussi rapide que celle du silicium. 

Les oxydants agissent sur le titane avec une certaine énergie. 
L'azotate de potassium en fusion l'attaque sans dégagement de 
chaleur apparent; mais si l'on projette du titane en poudre 
dans du chlorate de potassium, chauffé à sa température de 
décomposition, il se produit une vive incandescence. 

Les carbonates alcalins en fusion l'attaquent aussi avec incan- 
descence ; il en est de même d'un mélange de nitrate et de 
carbonate de potassium. 

Le titane porphyrisé, chauffé dans un courant de vapeur 
d'eau, ne commence à décomposer ce gaz qu'à une tempéra- 
ture voisine de 700°, et ce n'est guère qu'à 800° que la 
décomposition se produit d'une façon continue. Il se fait de 
l'acide titanique et l'on recueille de l'hydrogène. 

Le fluorure d'argent est réduit à la température de S 20° par 
le titane en poudre avec incandescence. 

Analyse. — Le titane, réduit en poudre, est attaqué par un mélange 
en fusion de carbonate (2 parties) et d'azotate de potassium (8 parties). 
La masse blanche obtenue est reprise par l'eau froide ; le résidu de 
titanate insoluble est dissout dans l'acide chlorliydrique froid et réuni 
à la première solution. L'acide titanique est ensuite précipité par l'am- 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTIUQUK DE QUELQUES CORPS SIMPLES 259 

moniaque, en suivant les précautions indiquées pour cette analyse. 

Pour doser le carbone, on enlève le titane au rouge sombre, au 
moyen d'un courant de chlore pur et sec, et par combustion du résidu 
noir dans l'oxygène, on obtient par pesées l'acide carbonique et les 
cendres. 

Ces analyses nous ont fourni les chiffres suivants : 

1. 2- 3. 

Titane 94,80 96,11 96,69 

Carbone 3,81 2,82 1,91 

Gendres 0,60 0,92 0,41 

Carbure de titane, TiC. — Lorsque l'on chauffe, sous 
l'action d'un arc électrique de looo ampères et 70 volts, un 
mélange d'acide titanique (160 parties), et carbone (70 parties), 
on obtient, après dix minutes, un carbure défini d'après 
l'équation 

Ti 0'"* + 3 C = Ti C + 2 CO. 

Ce carbure de titane se présente en culots bien fondus, à 
cassure cristalline ou en amas de cristaux ; il renferme un léger 
excès de carbone qui a cristallisé sous forme de graphite. 

Ce graphite retient énergiquement du titane et abandonne, 
par la combustion dans l'oxygène, des cendres d'un blanc jau- 
nâtre, dans lesquelles on caractérise facilement l'acide tita- 
nique. 

Le carbure de titane a une densité de 4j25. Il n'est pas atta- 
quable par l'acide chlorhjdrique, ce qui permet, dans certains 
cas, de le séparer avec facilité du titane en excès. L'eau régale 
l'attaque avec lenteur. A 700°, la vapeur d'eau n'exerce aucune 
action sur lui. Les autres réaclions sont voisines de celles du 
titane. Cependant, il brûle beaucoup mieux que ce corps dans 
l'oxygène. Au rouge naissant, il prend feu dans ce gaz, et le 
dégagement de chaleur est assez grand pour porter la matière 



260 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



au rouge blanc. Réduit en poudre et projeté dans la flamme 
d'un brûleur, il fournit des étincelles très belles, beaucoup plus 
brillantes que celles données par le titane. 



Analyse 



THEORIE 

1. 2. a. pour TiC. 



Carbone 20,06 19,40 19,18 19,36 

Titane » 79,94 80,41 80,64 

Azotiire de titane. — L'azoture obtenu en chauffant l'acide 
titanique soit additionné de charbon, soit seul, sous l'action d'un 
arc de 3oo ampères et 70 volts, se présente sous forme de 
masses fondues de couleur bronze, difficilement friables, très 
dures, rayant le rubis, taillant lentement le diamant et dont la 
densité est de 5, 18. 

Il nous a donné à l'analyse 78,8 et 78,7 de titane. Ce com- 
posé, exempt de carbone, répond donc bien à l'azoture décrit 
par MM. Friedel et Guérin, dont la densité était de 5,28, et la 
teneur en titane, 78,1 pour 100. 

Oxyde de titane. — L'oxyde bleu obtenu sous l'action de 
l'arc électrique sur l'acide titanique, lorsque cet arc est de faible 
intensité, se rapproche beaucoup comme aspect du protoxyde 
de titane dont l'existence est encore douteuse, et qui a été men- 
tionné par Laug-ier et Karsten. 

L'oxyde que nous avons obtenu se présente sous l'aspect 
d'une masse d'un bleu indigo foncé, recouverte et formée d'un 
amas de cristaux. 

Conclusions. — Lorsque Ton fait agir la chaleur produite par 
un arc électrique, dont l'intensité est variable, sur un mélange 
d'acide titanique et de charbon, on obtient : 

1° Le protoxyde bleu de titane ; 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 261 



2" L'azolure de titane fondu Ti^ Az~ ; 

3" Le titane fondu ou un carbure cristallisé de titane TiC. 

Le titane fondu est le corps le plus réfractaire que nous ayons 
obtenu jusqu'ici au four électrique ; il est plus infusible que le 
vanadium, et laisse bien loin derrière lui les métaux tels que 
le chrome pur, le tung-stène, le molybdène, le zirconium. Il n'a 
pu être préparé au four électrique qu'à une température supé- 
rieure à celle de la décomposition de son azoture et au moyen 
de l'arc produit par une machine de loo chevaux. Le titane 
fondu possède vis-à-vis de l'azote une affinité moins grande que 
les poudres obtenues par l'action des métaux alcalins sur les 
fluotitanates ; cependant ce titane réduit en poudre brûle dans 
l'azote à une température de 800°. 

L'ensemble des propriétés du titane le rapproche nettement 
des métalloïdes et en particulier du silicium. 

* I. — Silicium. 

Nous avons indiqué précédemment que, dans le four électrique, 
la silice était volatilisée avec facilité. En utilisant un courant de 
1000 ampères et 5o volts, la formation de la vapeur de silice 
est très abondante. En quelques instants on est entouré de fila- 
ments très lég-ers de silice qui voltigent dans l'air et restent 
longtemps en suspension. Si l'on examine au microscope ces 
filaments, on voit qu'ils sont formés de sphérules très petites 
de silice qui, au milieu de l'eau, possèdent un mouvement 
brownien très accusé. 

Lorsque l'on ne termine pas l'expérience par la volatilisation 
complète de la silice, le culot que l'on retire du creuset présente 
parfois à la partie inférieure, des cristaux de silicium absolu- 
ment caractéristiques, tels que ceux décrits par de Senarmont. 



262 LK FOUR ÉLECTRIQUE 



Cette première expérience nous démontre que la silice à haute 
température est réductible par le charbon. 

En chauffant au four électrique, dans un cylindre de charbon 
fermé à l'une de ses extrémités, un mélange de cristal de roche 
et de carbone en poudre, le phénomène est beaucoup plus 
net. 

L'orifice du tube est tapissé de silice floconneuse; en dessous, 
on trouve des cristaux très nets et à peine colorés de siliciure 
de carbone et, un peu plus bas, tout un anneau de cristaux 
noirs, brillants, parsemés ça et là de globules fondus (i); ces 
cristaux noirs ne sont attaquables que par le mélange d'acide 
azotique et d'acide fluorhydrique. Ils prennent feu à froid dans 
le fluor et brûlent avec vivacité en fournissant du fluorure de 
silicium. Quelques-uns présentent l'aspect très net des cristaux 
superposés obtenus par dissolution dans le zinc en fusion. Ils 
sont toujours mélang-és de siliciure de carbone, mais la pous- 
sière cristalline, recueillie dans tout le tube, renfermait de 
28 à 3o p. 100 de silicium cristallisé. 

Cette expérience que nous avons répétée plusieurs fois, éta- 
blit donc que, sous l'action de l'arc électrique, la silice est 
réduite par le charbon et fournit du silicium. 

Lorsque la température n'est pas très élevée, une partie du 
silicium échappe à l'action du carbone et peut se retrouver 
sous forme de cristaux ou de globules fondus. 

En refroidissant la vapeur de silicium au moment de sa pro- 
duction, ce procédé pourrait être appliqué à la préparation du 
silicium. 

M. Vig-ouroux, en se servant de notre four électrique, a 
démontré que la silice liquide pouvait être réduite avec facilité 

(1) Certains de ces globules de silicium renferment de petits cristaux de siliciure de 
carbone bien transparents, possédant une belle teinte jaune. 



PRÉPAIlATION AU FOUR ÉLECTlîIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 263 

par raliiminium et donner ainsi un bon rendement en silicium 
cristallisé. 

J. — Aluminium. 

L'alumine était regardée jusqu'ici comme un oxyde irréduc- 
tible ; il n'en est rien. 

Si l'on place des cristaux de corindon parfaitement transpa- 
rents dans une nacelle disposée au milieu du tube de charbon 
de notre four électrique et que l'on chauffe l'appareil au moyen 
d'un courant de 1200 ampères et 80 volts, l'alumine est vola- 
tilisée en quelques minutes. La nacelle complètement convertie 
en graphite ne renferme pas traces de cendres, et, de chaque 
côté du tube on peut isoler un feutrage cristallin de g-raphite et 
d'alumine, au delà duquel se rencontrent des sphères de 2™°^ 
à S™"" de diamètre d'aluminium métallique facile à caractériser. 

On peut donner à cette expérience une autre forme, en uti- 
lisant un tube de charbon fermé à l'une de ses extrémités, que 
l'on place dans le four électrique de façon à ce que la partie 
fermée soit portée au maximum de température. Ce tube mesure 
o™,4o de long- et 4o'"™ de diamètre intérieur. On dispose au 
fond de cet appareil une centaine de grammes d'alumine et l'on 
chauffe le tout quinze minutes, avec un courant de 3oo ampères 
et de 65 volts. A la fin de l'expérience, il se dégage d'abondantes 
vapeurs à l'extrémité du tube, et ces vapeurs condensées sur un 
corps froid fournissent un dépôt blanc d'alumine. 

Cette substance, traitée à froid par l'acide acétique étendu, 
qui enlève des traces de fer et de chaux, puis lavée à l'eau 
distillée et séchée, présente au milieu de masses irrégulières 
des sphères très petites d'alumine fondue. 

Après refroidissement, on trouve dans le tube, à la partie 



26'i LE FOUR ÉLECTRIQUE 



supérieure, un dépôt blanc d'alumine et, à la partie inférieure, 
un lingot d'alumine fondue qui présente un aspect différent 
suivant que l'oxyde se trouvait dans les parties plus ou moins 
chaudes. 

La portion qui a été portée à la température la plus élevée est 
recouverte d'une pellicule de graphite qui provient de la conden- 
sation de la vapeur de carbone qui remplissait le tube. Sur la 
paroi on remarque de petits g-lobules blancs ou lég-èrement jau- 
nâtres qui sont formés par un mélange d'aluminium et de car- 
bure de ce métal. 

La réaction devient beaucoup plus concluante si l'on chauffe 
dans les mêmes conditions, un mélange intime d'alumine et 
d'amidon qui, par la décomposition de ce dernier corps, fournit 
le carbone nécessaire à la réduction. 

Dans une chauffe qui a duré dix-huit minutes (3oo ampères 
et 65 volts) on a obtenu une certaine quantité d'aluminium ren- 
fermant de belles lamelles de ce carbure G ^ Al ^, que nous décri- 
rons plus loin. 

L'expérience a été répétée quatre fois et les résultats ont 
toujours été identiques ; et chaque fois aussi le mélang-e refroidi 
était recouvert de graphite provenant de la condensation de la 
vapeur de carbone. 

Une autre série de recherches, exécutée dans des creusets, à 
une température moins élevée, nous a démontré que l'alumine 
seule peut être fondue et maintenue à l'état liquide dans un 
creuset de charbon sans qu'il y ait réduction. 

Dans une préparation faite avec un tube fermé à une extrémité, 
il nous est arrivé que l'autre extrémité du cylindre a été obstruée 
par un tampon d'alumine et de charbon. Cette expérience qui 
n'avait pas été prolongée autant que les précédentes, par suite 
de la formation d'un court circuit, nous a présenté, dans la 



préparAlTion au four électrique de quelques corps simples * 265 



partie chaufFée, un feutrag-e de graphite et de cristaux très 
minces hexagonaux, présentant des phénomènes d'irisation et 
entièrement formés d'alumine. Le tube ne renfermait pas trace 
d'aluminium métallique. La production de ce mélang-e de corin- 
don et de graphite cristallisé nous a démontré que la vapeur 
d'alumine, qui se produit si facilement, et la vapeur de charbon 
peuvent se trouver en contact sans produire d'aluminium. 

Une température beaucoup plus élevée est nécessaire pour 
que la vapeur de carbone puisse réduire la vapeur d'alumine. 

En résumé, dans le four électrique l'alumine n'est pas réduite 
par le charbon, mais la réduction se produit lorsque les vapeurs 
de ces deux corps sont portées à une température très élevée. 
Dans ce cas l'alumine perd son oxygène et fournit l'aluminium 
métallique qui se carbure partiellement. 

Impuretés de l'aluminium ( i ) . — Les recherches précédentes 
ainsi que la découverte du carbure d'aluminium cristallisé que 
nous décrirons plus loin nous ont amené à reprendre l'étude 
analytique de l'aluminium préparé par électrolyse. 

L'industrie de l'aluminium, fondée en France par Henri Sainte- 
Glaire Deville en i854, se transforme actuellement avec une très 
grande rapidité. Depuis que ce métal a pu être obtenu par la 
décomposition de l'alumine au moyen de courants intenses, sa 
préparation est devenue assez pratique pour que le prix du métal 
soit descendu à 4 francs le kilog-ramme. De plus, le progrès si 
rapide de cette industrie permet d'espérer que le prix actuel 
pourra encore être diminué. 

Il est probable que les qualités de ce métal si léger se prête- 
ront dès lors à de nombreuses applications. 

(1) Comptes rendus, 2 juillet 1894, t. CXIX, p. 12. 



266 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Les points secondaires qui demandent de nouvelles recher- 
ches, tels que l'affînag-e de l'aluminium ou la préparation à bon 
marché de l'alumine pure en partant de la bauxite ou du kaolin, 
ne tarderont pas sans doute à être résolus. 

L'aluminium industriel a déjà quelques débouchés ; outre son 
emploi dans l'affmage des aciers et des fontes (i), quelques-uns 
de ses alliages présentent des propriétés très curieuses. 

Les différents expérimentateurs qui se sont occupés des pro- 
priétés de l'aluminium ont trouvé souvent des résultats contra- 
dictoires. Il en a été de même, lorsque, grâce à sa lég'èreté, 
quelques pays ont essayé de l'employer pour la fabrication des 
objets de petit équipement, tels que gamelles, bidons et mar- 
mites, destinés à alléger le poids du sac du fantassin. Tantôt le 
métal s'est bien conduit et a présenté des qualités qui en ont 
fait préconiser l'emploi, tantôt au contraire il n'a produit que 
des déceptions. 

Ces difficultés tiennent surtout à la différence de composition 
de l'aluminium industriel. 

Nous ajouterons que l'aluminium produit par les différents 
procédés électrolytiques n'est jamais pur et que sa composition 
est assez variable ; tous les métallurg-istes savent combien les 
propriétés chimiques et physiques d'un métal varient avec des 
traces de corps étrangers. Il y aurait donc tout intérêt pour 
l'industrie de chercher à obtenir un aluminium aussi pur que 
possible, dont les propriétés deviendraient constantes et four- 
niraient toujours les mêmes résultats. 

Les impuretés de l'aluminium industriel sig-nalées jusqu'ici 
sont au nombre de deux : le fer et le silicium. 

Le fer provient du minerai, des électrodes et des creusets. La 

(1) Cet affinage de l'acier a été étudié ea Angleterre par M. Hadfield et en France 
par M. Le Verrier. 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 267 

pureté de l'alumine et la fabrication soig-née des électrodes et 
des creusets semblent devoir l'écarter. M. Minet a publié d'inté- 
ressantes expériences sur ce sujet et a bien établi quelle pouvait 
être l'influence fâcheuse exercée par une petite quantité de fer. 

Le silicium provient aussi en partie des électrodes et des 
creusets, mais surtout del'alumine employée. La présence de ce 
métalloïde semble plus difficile à éviter. Bien que, dans cer- 
tains cas, ce corps simple ne présente aucune action nuisible, 
nous avons pu en diminuer facilement la teneur par une simple 
fusion du métal sous une couche de fluorure alcalin (i). 

Mais, en dehors du silicium et du fer, il existe couramment 
dans l'aluminium industriel deux autres impuretés qui n'ont 
pas été signalées jusqu'ici. Nous voulons parler de l'azote et du 
carbone. 

Lorsque l'on traite un fragment d'aluminium industriel par 
une solution de potasse à lo pour loo, le métal est rapidement 
attaqué, et l'hydrogène qui se dég'ag-e en abondance entraîne 
une très petite quantité de vapeurs ammoniacales. On peut en 
démontrer l'existence en faisant passer bulle à bulle, l'hydro- 
gène dans le réactif de Nessler. 

Il ne tarde pas à se produire une coloration, enfin un préci- 
pité plus ou moins abondant. Il est très important dans cette 
réaction d'employer de la potasse absolument pure. 

(1) L'échantillon d'aluminium que nous avons utilisé dans cette étude présentait la 
composition suivante : 

Aluminium 98,02 

Fer 0,90 

Silicium 0,81 

Carbone 0,08 

Azote traces 

99,81 

Après une fusion sous une couche de fluorures alcalins, il ne contenait plus que 0,57 
de silicium pour 100. 



268 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Lorsqu'on fait passer un courant d'azote dans de l'aluminium 
en fusion, on le sature de ce gaz et le métal ainsi obtenu a pré- 
senté une petite diminution dans sa charg-e à la rupture et dans 
son allongement. La présence de l'azote fait donc varier les 
propriétés physiques de l'aluminium (i). 

M. Mallet, professeur à l'Université de Virginie, avait indiqué, 
dès 1876, l'existence d'un azoture d'aluminium ; c'est à ce corps 
légèrement soluble dans l'aluminium que doivent être attribués 
ces chang-ements de propriétés (2). 

Nous avons rencontré le carbone dans les aluminiums indus- 
triels d'une façon constante, et en plus g-rande quantité que 
l'azote. Lorsque l'on traite une centaine de grammes d'alumi- 
nium par un courant d'acide chlorhydrique ou d'acide iodhy- 
drique bien exempt d'oxyg-ène, il reste un résidu gris. Cette 
matière, reprise par l'acide chlorhydrique étendu donne un 
carbone amorphe très léger, de couleur marron qui brûle entiè- 
rement dans l'oxygène en donnant de l'acide carbonique ; ce 
carbone ne contient pas trace de graphite. On peut doser ce 
carbone en attaquant une dizaine de grammes d'aluminium par 
une solution concentrée de potasse. On reprend le résidu par 
l'eau, puis on le sèche et enfin on le brûle dans un courant 
d'oxygène. Du poids d'acide carbonique recueilli il est facile de 
déduire le poids de carbone. Nous avons trouvé ainsi les chiffres 
suivants : carbone pour 100 : o,io4, 0,108 et 0,080. 

L'action exercée par ce métalloïde sur les propriétés phy- 
siques de l'aluminium nous semble bien caractéristique. 



LIMITE CHARGE 

D'ÉLASTICITÉ DE RUPTURE ALLONGEMENT 

(1) Aluminium fondu 7i^?,500 11'<!î,102 .9"^°% 

Aluminium saturé d'azote 6'^g,500 0^^,600 . 6"^"^, 

(2) J. Mallet. Sur un azoture d'aluminium. Journ. ofthe chem. Society, t. XXX, 
p. 349, 1876. 



PIIKPAIIATION AU FOUU ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SLMPLES 269 



Pour la mettre en évidence nous avons fait fondre au creuset 
un aluminium de bonne qualité ; nous en avons coulé une partie 
dans une lingotière ; puis, dans la masse restante encore liquide, 
nous avons fait dissoudre du carbure d'aluminium cristallisé, 
préparé au four électrique. Quelques instants plus tard, on cou- 
lait un nouvel échantillon du métal, et l'on avait ainsi deux 
échantillons, l'un d'aluminium fondu, l'autre d'aluminium 
carburé. 

On a découpé dans ces ling-ots des éprouvettes, et, tandis que 
l'aluminium fondu présentait, par millimètre carré, unecharg-e 
de rupture de i i"^,ioo, et un allong-ement pour loo de 9™'", 
l'aluminium carburé ne présentait plus qu'une charg-e de rupture 
qui a oscillé entre 8''^,6oo et 6''^,5oo et un allong-ement pour 100 
de 3"°» à S™'^ (i). 

Ayant eu l'occasion de faire des analyses d'aluminmm pro- 
venant des trois grandes fabriques établies actuellement à La 

r 

Praz (France), Neuhausen (Suisse), Pittsburg (Etats-Unis), nous 
avons rencontré une autre impureté, qui nous paraît avoir une 
importance très g-rande au point de la conservation du métal. 
Nous voulons parler delà présence du sodium dans l'aluminium 
industriel . 

On peut démontrer l'existence du sodium dans quelques 
aluminiums de la façon suivante : on prend 250^"^ de limaille, 
préparée avec soin, quel'on place dans une bouteille d'aluminium 
en présence de 3oo'^'^ d'eau distillée obtenue dans un alambic 
métallique. On abandonne le mélange à lui-même pendant deux 

(1) Ces expérieaces ont été faites sur le métal tel qu'il a été fondu, sans laminage 
ni recuit. 
Après un premier laminage sans recuit on a obtenu les chiffres suivants : 

LIMITE CHARGE 

D'ÉLASTICITÉ DE RL'PTUHE ALLONGEMENT 

Aluminium carburé 20i^s- 20'^?,7ri3 2""",5 

après laminage et recuit Ti'ïjTOO 13kg:,SO0 2G'"'",ô 



270 Le four électrique 



semaines, en ayant soin tous les jours de le porter à l'ébullition. 
On le jette ensuite sur un filtre (i), on lave à l'eau bouillante 
et le liquide recueilli, qui présente une lég-ère alcalinité, est éva- 
poré à siccité dans une capsule de platine. On chauffe au rouge 
sombre ; la masse brunit ; on ajoute de l'acide chlorliydrique 
pur étendu d'eau, et il se produit un dégagement bien net 
d'acide carbonique. On évapore à sec à nouveau, on chauffe 
vers 3oo° pour chasser l'excès d'acide chlorhydrique et l'on 
obtient un résidu qui présente tous les caractères du chlorure 
de sodium. On reprend par l'eau et l'on dose le chlore sous 
forme de chlorure d'argent; dupoids de ce dernier composé, on 
déduit la quantité de sodium enlevée par l'eau à la limaille 
d'aluminium. 

En faisant l'analyse complète du métal^ nous avons trouvé du 
sodium dans un certain nombre d'échantillons d'aluminium. La 
teneur variait entre o,i et o,3 pour loo. Un aluminium préparé 
anciennement par la maison Bernard en renfermait 0,4^ pour 
100 (2). 

Lorsqu'un aluminium contient une petite quantité de sodium, 
il s'attaque par l'eau froide d'abord lentement, puis l'attaque se 
continue en augmentant d'intensité. En effet, si un petit volume 
d'eau non renouvelée se trouve en présence d'une lame d'un 
semblable aluminium, on voit tout d'abord une petite couche 
d'alumine se former sur le métal. Plusieurs jours après, le 
liquide fournit une réaction alcaline au papier de tournesol sen- 
sible. A partir de ce moment, la décomposition devient plus 

(1) Dans cette expérience OD obtient souvent une petite quantité d'alumine soluble 
analogue sans doute à l'alumine colloïdale qui passe au travers du filtre et qui se pré- 
cipite ensuite. 

(2) La présence du sodium dans l'aluminium industriel indique que l'électrolyse du 
mélange de cryolite et d'alumine donne naissance à un certain nombre de réactions 
secondaires dans lesquelles le sodium peut jouer un rôle variable suivant la composi- 
tion du bain et l'intensité du courant. 



PllÉPAUAtlON AU FOUR ÉLECTRIQUE DÉ QUELQUES CORPS SIMPLES 271 

rapide. Sur tous les points où l'aluminium contient du sodium, 
il s'est produit un peu d'alcali qui réag-it sur le métal pour donner 
un aluminate. Cet aluminate de sodium est ensuite dissocié par 
l'eau avec dépôt d'alumine et formation de soude ; et, lorsque le 
liquide est légèrement alcalin, on comprend que la décomposition 
devienne beaucoup plus active. 

Les alliages que l'on pourra préparer avec un aluminium 
auront donc des propriétés toutes différentes, suivant qu'ils con- 
tiendront ou ne contiendront pas une petite quantité de sodium ( i ) . 

C'est ainsi que dans une étude sur les alliages d'aluminium 
et d'étain, M. Riche a indiqué que ces alliages décomposaient 
l'eau à la température ordinaire (2). J'ai pu faire préparer un 
semblable alliag-e à 6 pour 100 d'étain avec de l'aluminium bien 
exempt de sodium, et dans ces conditions, après un séjour de 
deux mois dans l'eau ordinaire, le métal s'est piqué en plusieurs 
endroits, a fourni de petites efflorescences d'alumine, mais il 
n'a produit aucun dégagement gazeux. Voici comment cette 
expérience a été faite : de l'aluminium exempt de sodium a été 
allié à 6 pour 100 d'étain en évitant l'action de l'azote et des gaz 
du foyer, car M. F'ranck a démontré que l'aluminium décom- 
pose au rouge l'acide carbonique et même l'oxyde de carbone. 
On a obtenu ainsi un alliag-e qui, laminé sous une forte pression, 
a donné : 

RECUIT ÉCEOUI 

Résistance 17,6 Résistance 28,43 

Élasticité 8,20 Élasticité 22,90 

Allongement 20, » Allongement. .... 6, 

Une feuille de ce métal a été divisée en deux parties : la pre- 

(1) 11 est donc indispensable dans tous les essais à entreprendre sur ce sujet, d'établir 
d'abord la composition exacte de l'aluminium destiné aux expériences. 

(2) Riche. Recherches sur les alliages de l'aluminium. Journal de pharmacie et de 
ehimiej 6^ série, t. 1, p. 5, 1895. 



272 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



mière a été placée dans l'eau de Seine qui tous les jours était 
aérée par agitation ; la deuxième a été disposée dans un verre de 
Bohême en présence d'eau de Seine sur laquelle se trouvait une 
couche d'huile de plusieurs centimètres. La température moyenne 
du laboratoire était voisine de 20°. L'expérience^ commencée le 
3o septembre a duré deux mois. Pendant ce temps l'aluminium 
s'est recouvert d'ef'fïorescences blanches ; il s'est piqué sur 
presque toute sa surface, mais dans les deux cas il n'a dégagé 
aucune bulle d'hydrogène. Celui qui a séjourné dans l'eau agitée 
journellement s'est attaqué avec plus de rapidité. 

Cette expérience n'a été faite qu'avec un alliage à faible 
teneur d'étain. M. Riche a démontré que pour les teneurs éle- 
vées la décomposition de l'eau devenait très active et il a établi 
ainsi la raison qui doit faire rejeter tout essai de soudure de 
l'aluminium avec un alliage à base d'étain. 

L'aluminium du reste est un métal qui, recuit avec soin, se 
travaille très bien par l'estampage et par le laminage. Il ne faut 
donc lui demander que ce qu'il peut donner. 

M. Riche, à qui j'ai communiqué ces expériences avant de les 
publier, a reconnu aussi la présence du sodium dans quelques 
échantillons d'aluminium . 

M. Moissonnier, pharmacien principal à l'hôpital militaire 
Saint-Martin, qui a entrepris de longues recherches sur ce sujet, 
a rencontré de même un échantillon d'aluminium à o,4 pour 
cent de sodium. 

Il est un autre point important sur lequel nous croyons de- 
voir insister à propos des alliages d'aluminium et, en particulier, 
de ceux de cuivre. Tout alliage non homogène est d'une conser- 
vation très difficile. 

Dans son mémoire sur l'équivalent de l'aluminium, Dumas, 



PRÉPAHATION AU FOUK ÉLKCTIUQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 273 

a insisté déjà sur la non homog-énéité de l'aluminium préparé 
par le procédé de De ville (i). 

Nous avons eu souvent l'occasion de constater, sur des objets 
en aluminium estampés, la mauvaise influence de ce manque 
d'homogénéité. Lorsqu'on abandonne de l'eau distillée dans un 
semblable vase, on voit après une quinzaine de jours se produire 
de petites piqûres blanches d'alumine hydratée ; la tache s'en- 
toure d'une auréole brillante et elle continue de grandir. Si, après 
avoir découpé cette partie attaquée, on enlève l'alumine hydra- 
tée, on voit au microscope qu'il y a là, le plus souvent, une petite 
particule de carbone ou d'autre substance qui a formé un élément 
de pile et qui a désagrégé le métal sur une surface plus ou moins 
grande. Si, au lieu de laisser séjourner de l'eau sur cet alumi- 
nium non homogène, on y laisse séjourner une solution saturée 
de chlorure de sodium, le phénomène s'exagère et chaque par- 
ticule de carbone produit une attaque de la feuille d'aluminium 
suffisante pour la percer. 

Cette formation de petits éléments de pile sur la surface de 
l'aluminium est la cause de l'altération de ce métal. 

Au contraire, avec un métal bien homogène, ne contenant ni 
azote, ni carbone, ni sodium, aucun point d'attaque ne se pro- 
duit et l'eau, qui a séjourné sur le métal, a conservé toute sa lim- 
pidité et ne renferme pas d'alumine. 

Le même phénomène se présente avec de l'alcool étendu d'eau, 
avec du rhum par exemple et, dans le cas de l'aluminium de 
mauvaise qualité, il explique l'attaque de certains bidons, 
attaque qui peut se produire parfois avec une assez grande éner- 
g-ie(2). 

(1) Dumas. « Mais je reconnus ensuite que dans l'aluminium impur, la distribution 
du fer et du silicium n'est pas uniforme.» Mémoires sur les équivalents des corps simples. 
Annales de Chhnie et de PJiymqve, 3"^ série, t. LV, p. 153. 

(2) MM. le D'' Flage et Lebin, dans les essais qui ont été entrepris au labora- 

FOUR ÉLECTRIQUE, 18 



274 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Je ferai remarquer aussi, en terminant, que l'aluminium qui 
a une grande tendance à former un couple électrique avec tout 
autre métal, ne devra jamais être employé que seul. 

Une partie de fer ou de laiton au contact de l'aluminium 
produira toujours, en peu de temps, l'oxydation du métal et sa 
transformation en alumine. Tous les industriels qui ont eu à 
mettre en œuvre de grandes surfaces d'aluminium ont reconnu 
par expérience et à leurs dépens la généralité de cette décom- 
position. 

En résumé, l'aluminium industriel, outre le fer et le silicium, 
contient une petite quantité de carbone, des traces d'azote ( i)et 
parfois du sodium. Ces différents corps modifient notablement 
les propriétés de l'aluminium, mais il esta espérer quel'électro- 
métallurgie pourra produire bientôt un métal plus pur et de 
composition constante. 

Nous n'avons pas à insister dans ce travail, fait au point de 
vue chimique, sur l'importance du recuit dans le laminage et 
l'estampage de l'aluminium. On sait que sans cette précaution 
le métal actuel se crique avec facilité et devient impropre à toute 
application. 

Nouvelle méthode de préparatiox des alliages d'alumi- 
nium (2). — La méthode de préparation que nous avons indiquée 
précédemment pour l'alliage d'aluminium-vanadium en partant 

toire Frédéric- Guillaume, de l'Institut de Berlin, attribuaient à l'action du tannin 
cette attaque de certaines surfaces d'aluminium. Sur les bidons et marmites en alu- 
minium, Berlin, 1893. 

(1) Nous ajouterons aussi que l'aluminiiun industriel renferme souvent une petite quan- 
tité d'alumine ne présentant aucune forme cristalline. Enfin, dans certains échantillons, 
nous avons pu reconnaître au microscope, dans le résidu provenant de l'attaque par 
l'acide chlorhydrique, de petits cristaux très nets de borure de carbone. Le bore de ce 
composé provenait de l'acide borique qui avait servi à agglomérer le charbon des élec- 
trodes, f. 

(2) Comptes rendus, n" 23, du 8 juin 1896, t. CXXII, p. 1302. 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUK I)E QUKL(,)U1:S CORPS SIMPLES 275 



de l'acide vanadique peut être appliquée à un certain nombre 
d'oxydes. Elle est fondée sur l'affinilé puissante de l'aluminium 
pour l'oxygène. Les travaux de Winckler et d'autres savants ont 
établi déjà combien était facile la réduction de certains composés 
oxygénés par le magnésium . L'aluminium peut aussi être employé 
dans quelques cas. En utilisant cette propriété, j'ai pu obtenir 
avec la plupart des métaux réfractaires des alliages d'aluminium 
que j'ai isolés par réduction, au moyen du four électrique. 

La préparation de ces alliages est facile. Elle consiste à pro- 
jeter sur un bain d'aluminium liquide un mélange de l'oxyde à 
réduire et de limaille d'aluminium. 

La combustion d'une partie de l'aluminium par l'air atmos- 
phérique, à la surface du bain, dégag-e une quantité de chaleur 
tellement grande, que les oxydes les plus réfractaires sont 
réduits. Le métal passe alors d'une façon continue dans le bain 
d'aluminium et vient élever le point de fusion de l'alliage. 

Cette préparation se fait par voie sèche et sans addition 
d'aucun fondant. 

J'ai pu obtenir ainsi des alliages d'aluminium avec le nickel, 
le molybdène, le tungstène, l'uranium et le titane. Il arrive sou- 
vent que la chaleur dégagée par la réaction est tellement grande 
que l'œil ne peut en supporter l'éclat. Nous avons préparé plu- 
sieurs fois des alliages à 76 p. 100 de tungstène qui n'ont été 
maintenus liquides que grâce à ce grand dégag-ement de chaleur. 
Les alliages à 10 p. 100 s'obtiennent avec facilité. On ne doit 
pas oublier que la réaction est parfois explosive. 

Ces différents alliages nous ont paru présenter quelque 
intérêt. Ils permettent, en effet, de faire passer ces métaux 
réfractaires, dont le point de fusion est plus élevé que celui de 
nos fourneaux ordinaires, dans un métal quelconque, même à 
point de fusion peu élevé. 



276 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Lorsque l'on met, par exemple, du chrome métalli(|ue en pré- 
sence du cuivre fondu, ce dernier n'en dissout qu'une très petite 
quantité, environ un demi pour cent, et il est impossible d'aller 
au delà. 

Prenons un alliage d'aluminium-clirome, il se dissoudra en 
toutes proportions dans le cuivre fondu et fournira un alliage 
mixte : cuivre-chrome-aluminium. 

Dans cet alliage mixte, il est facile d'éliminer l'aluminium en 
recouvrant le bain fondu d'une petite couche d'oxyde de cuivre. 
Ce dernier, comme on le sait, se dissout avec facilité dans le 
cuivre et brûle l'aluminium, qui vient nag-er à la surface du bain 
sous forme d'alumine. 

Ce procédé pourrait servir de même, pour faire passer le 
tungstène ou le titane dans un bain d'acier maintenu liquide au 
four Martin-Siemens. L'excès d'aluminium serait rapidement 
brûlé et viendrait dans la scorie. On pourrait aussi le détruire 
par une addition d'oxyde de fer. 

Nous estimons que cette méthode est g'énérale et permettra 
d'obtenir un grand nombre d'alliages nouveaux. 

Analyse de l'aluminium et de ses alliages (i). — Les impu- 
retés que nous rencontrons dans l'aluminium industriel, modi- 
fiant profondément ses propriétés, il est important d'en faire 
l'analyse d'une façon aussi exacte que possible. Les procédés 
employés jusqu'ici dans l'industrie laissent, le plus souvent, 
beaucoup à désirer, soit que l'on regarde comme du silicium le 
résidu ferrugineux que l'aluminium abandonne par son attaque 
à l'acide chlorhydrique étendu, soit que l'on dose l'aluminium 
par différence. 

Essais préliminaires . — On doit tout d'abord rechercher si 

(1) Coiiiptcs rc')i(I)/s du 9 décembre 1895, t. CXXI, p. 85L 



PRÉPAHATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 277 



l'aluminium contient du cuivre. On fait dissoudre une petite 
quantité d'aluminium, environ 2"'', dans l'acide clilorhydrique 
étendu d'eau, et cette solution est traitée par un courant d'hy- 
drogène sulfuré. Dans le cas où la teneur en cuivre est très 
faible, il est utile de chauffer lég'èrement la solution et de la 
maintenir tiède pendant quelques heures, après le passage de 
l'hydrogène sulfuré. On filtre et le cuivre est recherché qualita- 
tivement dans le résidu. 

L'analyse qualitative est conduite ensuite de façon à constater 
la présence du silicium, du fer, du carbone, de l'azote, du titane 
et du soufre (i). 

1° Aluminium sans cuivre. — Dosage du silicium. — On 
pèse 3^''" environ de métal qui sont attaqués par l'acide chlorhy- 
drique pur étendu au i/io. Quand il existe un résidu de couleur 
grise (contenant du silicium, du fer, de l'aluminium et du 
charbon), on sépare cette poudre et on l'attaque, par une petite 
quantité de carbonate de soude en fusion, dans un creuset de 
platine. Le contenu du creuset est repris par de l'acide chlorhy- 
drique étendu, et cette solution est réunie à la première. Le 
liquide est placé dans une capsule de porcelaine et maintenu au 
bain-marie jusqu'à dessiccation. La capsule est ensuite portée 
dans une étuve à air chaud dont la température est de laS". Le 
résidu doit être alors absolument blanc, pulvérulent et ne doit 
plus s'attacher à l'agitateur. Pour obtenir ce résultat, il est bon 
de g-ratter les parois de la capsule avec une spatule et d'écraser 
les g-rumeaux qui se sont produits avec un pilon en agate. 
On retire la capsule après douze heures de séjour à l'étuve à 
air chaud, quand on a constaté qu'un agitateur mouillé d'ammo- 

(1) Nous avons indiqué précédemment comment on pouvait reconnaître la présence 
de l'azote dans l'aluminium. Impuretés de l'aluminium industriel. Comptes rendus, 
t. CXIX, p. 12, 1894. 



278 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Iliaque, placé au-dessus du résidu, ne donne plus de fumées 
blanches, ce qui indique que tout dégagement d'acide clilorliy- 
drique a cessé. 

La dessiccation étant terminée, on reprend par de l'eau dis- 
tillée tiède dans laquelle on ajoute le moins possible d'acide 
chlorhydrique . On porte le liquide à l'ébullition pendant quel- 
ques minutes, la silice reste insoluble, puis on jette le résidu sur 
un filtre. Après lavage et dessiccation, on calcine et l'on pèse (i). 

Dosage de V aluminium et du fer. — La solution primitive 
de l'aluminium dans l'acide chlorhydrique au i/io, après sépa- 
ration de la silice, a été étendue d'eau de façon à former un 
volume de Soo^"^. On prend aS*^*^ de cette solution corres- 
pondant à 0,1 5o d'aluminium, on neutralise à froid par l'ammo- 
niaque et l'on précipite les deux oxydes par du sulfure d'am- 
monium récemment préparé. On laisse le mélange en digestion 
pendant une heure. Le précipité est ensuite jeté sur un filtre, 
lavé, séché, calciné et pesé. 

Nous n'avons pas employé l'ammoniaque pour cette précipi- 
tation, car pour qu'elle soit complète, la solution ne doit pas 
être trop étendue et doit renfermer une assez grande quantité de 
sels ammoniacaux et très peu d'ammoniaque libre. On peut, il 
est vrai, se débarrasser de l'excès d'ammoniaque par l'ébullition; 
mais, dans ce cas, on doit s'arrêter dès que la liqueur n'est plus 
que légèrement alcaline; si l'on dépasse ce point, l'alumine 
réagit lentement sur le sel ammoniacal et le liquide prend une 
réaction acide. A cause de ces petites difficultés, nous avons 
préféré la précipitation par le sulfure d'ammonium. 

L'alumine précipitée est, comme onle sait, très difficile à laver. 

(1) Pour s'assurer que cette silice ne reuferme pas d'alumine ou d'oxyde de fer, on 
verse de l'acide fluorhydrique pur dans le creuset de platine qui a servi à la dernière 
rnlcination. Après évaporation à sec au bain de sable, il ne doit rester aucun résidu. 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 279 

11 est indispensable que le lavage se lasse par décanlalion dans 
un verre de Bohême, de forme cylindrique et avec de l'eau bouil- 
lante. Le lavage est terminé lorsque l'eau surnageante ne con- 
tient plus de chlorure. Le précipité est jeté sur un filtre, séché, 
calciné et pesé. On obtient ainsi le poids d'alumine et de 
sesquioxyde de fer contenu dans l'aluminium. Le fer, d'abord 
précipité à l'état de sulfure hydraté, s'oxyde rapidement par le 
lavage et la calcination. 

Il est important aussi de dessécher avec soin cette alumine 
avant de la porter au rouge. De plus, la calcination doit être 
opérée avec lenteur, parce que l'alumine desséchée décrépite 
parfois quand on la chauffe fortement. Enfin la calcination doit 
être poussée assez loin, car l'alumine ne perd complètement 
l'eau qu'elle renferme (jue sous l'action d'une température 
élevée. 

Dosage du fer. — Pour doser le fer, on prend 260'^'^ de la 
liqueur primitive après séparation de la silice. Cette solution est 
réduite par l'évaporation à un volume d'environ 100'*^. On ajoute 
de la potasse caustique bien exempte de silice (i) qui précipite 
d'abord le fer et l'alumine, et lorsque cette potasse est en excès 
l'alumine disparaît. 

On maintient le mélange pendant dix minutes à une tempé- 
rature voisine de l'ébullition. Le précipité est lavé cinq ou six 
fois à l'eau bouillante, par décantation, puis jeté sur un filtre. 
Ce précipité est repris par l'acide chlorhydrique étendu et l'on 
recommence une nouvelle précipitation par un excès de potasse . 
Après lavage et filtration, on reprend encore par l'acide chlo- 
rhydrique et cette fois on précipite le fer par l'ammoniaque. 

Le précipité est jeté sur un filtre, lavé, calciné et pesé. Il fournit 

(1) Il est important de s'assurer que la potasse ne renferme pas de silice. 



280 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



ainsi le poids du sesqiiioxyde de fer. Proportionnellement, on 
retranche du poids des deux oxydes, obtenu dans les opérations 
précédentes, le poids du sesquioxyde ferrique et la différence 
fournit le poids de l'alumine. 

Dosage du sodium. — Cette méthode de dosage est basée sur 
ce que l'azotate d'aluminium se détruit parla chaleur, en fournis- 
sant de l'alumine, à une température inférieure à celle de la 
décomposition de l'azotate de sodium. 

On prend S^'"" d'aluminium (renfermant ou non du cuivre) en 
limaille ou en lames ; on les attaque dans un vase conique de 
verre par l'acide azotique (i), étendu de son volumed'eauetà une 
douce température. L'attaque ne se fait pas à froid, mais il faut 
éleverlatempérature avec précaution, car la chaleur dégagée par la 
réaction peut être assez grande pour occasionner un dégagement 
gazeux très violent. 

La solution est concentrée dans une capsule de platine, au 
bain-marie, puis évaporée à sec au bain de sable ou à feu nu ; 
le résidu est amené à l'état pulvérulent au moyen d'un pilon 
d'agate. 

On chauffe ensuite à une température qui est inférieure au point 
de fusion de l'azotate de sodium et jusqu'à ce que tout dégage- 
ment de vapeur nitreuse ait cessé. On reprend ce résidu par l'eau 
bouillante, on décante le liquide et on recommence trois oli quatre 
fois le lavage de l'alumine (2). 

La capsule et le pilon sont ensuite lavés, et toutes les eaux de 
lavage, additionnées de quelques gouttes d'acide azotique sont 
évaporées à sec. On reprend trois fois par l'eau bouillante de 

(1) Dans cette attaque, il est bon de placer un petit entonnoir sur l'ouverture du vase 
conique, de façon à retenir le liquide pulvérisé entraîné par le dégagement de gaz et de 
vapeurs. 

(2) La première solution filtrée abandonne souvent, après refroidissement, une quan- 
tité variable d'alumine qui se prend tn gelée. 



PRÉPARATION AU FOUR ÉLECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 281 



façon à éliminer chacjne fois une nouvelle quantité d'alumine qui 
se trouvait mélang-ée à l'azotate alcalin. Finalement on traite par 
l'eau bouillante ; après évaporation dans une capsule de porce- 
laine, on filtre, on additionne le liquide d'un lég'er excès d'acide 
chlorliydrique pur et l'on évapore à siccité. On ajoute une nou- 
velle quantité d'acide chlorhydrique et, après évaporation, on 
chauffe à 3oo° pour chasser tout excès d'acide ; le chlorure de 
sodium restant est dosé sous forme de chlorure d'arg-ent. De la 
pesée de ce dernier, on déduit la quantité de chlore et l'on prend 
le poids de sodium qui lui correspond (i). 

Dosage du carbone. — On prend deux grammes du métal 
sous forme de copeaux ou de limaille et on les triture au mortier 
avec 10^^''' à iB^'' de bichlorure de mercure en poudre, additionné 
d'une petite quantité d'eau. Le mélange est évaporé au bain- 
marie, dans une capsule, puis placé dans une nacelle de porcelaine 
qui sera ensuite chauffée dans un courant d'hydrogène pur. Cette 
nacelle est disposée dans un tube de verre de Bohême traversé 
par un courant d'oxygène bien exempt d'acide carbonique et 
chauffé au rouge . Le courant gazeux traverse un tube de Liebig 
contenant une solution de potasse et deux petits tubes en U 
remplis de fragments de potasse fondue. L'augmentation de poids 
de ces différents tubes donne en acide carbonique, la quantité de 
carbone contenu dans l'aluminium. 

2^ Analyse des alliages de cuivre et d'aluminium . — 
Dosage du cuivre. — Lorsque l'alliage renferme jusqu'à 6 
pour 100 de cuivre, on dissout o8'',5oo de métal par l'acide 
nitrique bien exempt de chlore, on étend cette solution de façon 
à occuper un volume de 5o*^'' et le dosage se fait par la méthode 

(1) Il est indispensable, pendant tout le dosage, de se mettre à l'abri des poussières 
de verre qui peuvent se rencontrer dans l'atmosphère des laboratoires. 



282 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



électrolytiqiie due à M. Lecoq de Boisbaudran, en prenant le 
dispositif deM. Riche. L'intensité du courant employé est de o,i 
ampère; l'opération dure six heures, si elle est maintenue à 60°, 
vingt-quatre heures si elle est faite à froid. Lorsque l'électrolyse est 
terminée, le cuivre, après avoir été lavé et séché, est pesé à l'état 
métallique. 

Dosage du silicium, de V aluminium et du fer. — Le cuivre 
étant éliminé à l'état de sulfure par l'hydrog'ène sulfuré, on dose 
l'alumine, le fer et le silicium ainsi qu'il a été indiqué précé- 
demment. 

Conclusions. — Nous donnerons comme exemple l'analyse 
d'un échantillon d'aluminium provenant de Pittsburg. 

Aluminium 98,82 

Fer . 0,27 

Silicium 0,15 

Cuivre - 0,35 

Sodium 0,10 

Carbone 0,41 

Azote traces 

Titane traces 

Soufre néant 



100,10 



L'industrie de l'aluminium a fait, dans ces dernières années, 
de grands progrès au point de vue de la pureté du métal. L'ana- 
lyse précédente en est un très bon exemple puisqu'elle ne nous 
fournit que 0,27 de fer et 0,1 5 de silicium. Il y a trois ans un 
bidon fabriqué à Karlsruhe, avec un aluminium de Neuhausen, 
nous avait donné, en effet, les chiffres suivants : 



PRÉPAUATiON AU FOUR ELECTRIQUE DE QUELQUES CORPS SIMPLES 283 



Aluminium , 96,12 

Fer 1,08 

Silicium 1,94 

Carbone 0,30 



99,44 



La comparaison de ces deux analyses établit qu'actuellement 
l'industrie peut fournir un métal beaucoup plus pur. Si l'alu- 
minium, obtenu par électrolyse, pouvait ne plus contenir ni 
sodium ni carbone, nous estimons que sa conservation serait 
beaucoup plus facile. 

Nous devons faire remarquer, en terminant, que les données, 
fournies par l'analyse, sont insuffisantes pour établir seules la 
valeur du métal ; il est de toute utilité d'y joindre les propriétés 
mécaniques : allongement, limite d'élasticité et charge de rup- 
ture. 



CHAPITRE IV 

Etude des carbures, sîlîcîures et borures. 



Garbures métalliques. 

L'étude des carbures métalliques était peu avancée jusqu'ici. 
On savait depuis longtemps que certains métaux en fusion peu- 
vent dissoudre des quantités variables de carbone, mais la 
classe des carbures ne renfermait guère, avant mes recherches, 
que des composés formés le plus souvent par dissolution du 
carbone dans un g-rand excès de métal . 

Cette préparation directe des carbures cristallisés n'est pas 
possible dans nos fourneaux de laboratoire, car la cîialeur que 
ces appareils peuvent fournir est tout à fait insuffisante. 

Le four électrique, permettant d'atteindre avec facilité des 
températures voisines de 35oo° et même de les dépasser, nous 
mettait à même d'aborder cette étude^ dans de meilleures con- 
ditions. 

Les résultats fournis par ces recherches, sont aussi curieux 
par les applications que l'industrie pourra en tirer qu'au point 
de vue de la classification des différents corps simples. Les car- 
bures, en effet, qui autrefois étaient reg-ardés comme des com- 
posés mal définis, possèdent des propriétés nouvelles, si tran- 
chées, qu'elles apporteront un puissant appui à la classification 
des éléments par groupes naturels, et que, dès aujourd'hui, les 
chimistes se verront forcés d'en tenir compte. 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 285 

La propriété de décomposer l'eau à froid, en fournissant du 
g-az acétylène absolument pur, caractérise en effet les carbures 
de métaux voisins comme le calcium, le baryum et le 
strontium. Les carbures d'aluminium et de glucinium, dans les 
mêmes conditions, produiront du méthane pur. Ce sont là des 
réactions nouvelles nettes et importantes. 

Nous avions remarqué, dès le début de nos recherches sur le 
four électrique, que si les électrodes étaient au contact de la 
chaux en fusion, il se formait un composé de couleur foncée, à 
cassure cristalline, qui était une combinaison de carbone et de 
calcium. Ce nouveau corps dégageait avec rapidité, au contact de 
l'eau, un g-az à odeur particulière rappelant celle de l'acétylène. 

Après nos premières publications sur la reproduction du 
diamant et sur la préparation de quelques métaux réfractaires, 
nous avons repris cette étude et les résultats obtenus ont été 
insérés tout d'abord dans les Comptes rendus de l'Académie des 
sciences. Nous les réunissons dans ce chapitre. 

Nous n'avons préparé jusqu'ici que des carbures simples, 
mais il doit exister vraisemblablement des carbures doubles 
dont l'étude mériterait de nouvelles recherches. 



A. — Carbure de lithium. 

Préparation. — Pour obtenir le carbure de lithium, on 
chauffe, dans notre four électrique, un mélange de charbon et 
de carbonate de lithine, dans les proportions indiquées par la 
formule : 

C0^Li2 + 4 C = C^Li^ -f 3 CO. 

Cette préparation se fait dans un tube de charbon fermé à 
l'une de ses extrémités. 



286 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Au début de l'expérience, il ne se dégage que très peu de 
vapeurs métalliques, puis la réaction devient tumultueuse, pour 
s'arrêter ensuite à peu près complètement. 

Si l'on termine la préparation, au moment où commence à 
se produire le dégagement abondant de vapeurs métalliques, 
on trouve au fond du tube une matière blanche, à cassure cris- 
talline, qui est un carbure de lithium. 

Si, au contraire, on continue à chauffer jusqu'à ce que toute 
réaction ait cessé, on rencontre dans la partie supérieure du tube 
des g-outtelettes fondues de carbure, et la partie fortement 
chauffée ne renferme plus que du graphite. Le carbure de lithium 
est volatil ou décomposable en ses éléments, par une température 
plus élevée. La durée de l'expérience présente donc une grande 
importance au point de vue du rendement en carbure. 

Avec un courant de 35o ampères et 5o volts, il faut chauffer 
dix à douze minutes. Au contraire, avec un courant de qBo am- 
pères et 5o volts, les vapeurs métalliques apparaissent en 
abondance dès la quatrième minute, et il faut arrêter de suite 
l'opération pour retrouver le carbure fondu dans la partie la 
plus chauffée du tube. 

On peut aussi obtenir le carbure de lithium, mélang"é d'une 
petite quantité de charbon, en chauffant le lithium dans un cou- 
rant d'acétylène à la température d'un bon feu de coke. 

Propriétés. — Le carbure de lithium se présente sous forme 
d'une masse cristalline, aussi transparente qu'un fluorure ou 
qu'un chlorure alcalin ; quand on examine au microscope, on y 
rencontre des cristaux brillants, très altérables sous l'action de 
l'humidité de l'air. Sa densité est de i,65 à i8°; il se brise assez 
facilement et ne raye pas le verre. 

C'est un réducteur d'une très grande énergie ; c'est aussi le 
carbure cristallisé le plus riche en carbone que nous ayons pré- 



ÉTUDE DES CAnnURES, SILICIURÉS ET BORURËS 287 

paré dans ces recherches, puisqu'il en renferme 69 pour 100 
de son poids. 

Il prend feu à froid dans le fluor et dans le chlore; il y brûle 
avec éclat, en fournissant du fluorure ou du chlorure de lithium. 
Pour produire l'incandescence dans la vapeur de brome ou dans 
la vapeur d'iode, il suffit de chauffer lég-èrement. 

Au-dessous du rouge sombre, il prend feu et brûle avec viva- 
cité dans l'oxygène, dans la vapeur de soufre et de sélénium. 

Il brûle avec énerg-ie dans la vapeur de phosphore, en don- 
nant un phosphure décomposable par l'eau froide, avec dég-age- 
ment d'hydrog'ène phosphore. L'arsenic s'y combine au roug-e. 

Le chlorate et l'azotate de potassiuum l'oxydent au point de 
fusion de ces composés avec une belle incandescence. 

La potasse en fusion l'attaque, avec un g-rand dégag-ement 
de chaleur. Les acides concentrés ne le détruisent que très 
lentement. 

Le carbure de lithium décompose l'eau à froid, en produisant 
du gaz acétylène pur. Cette réaction, rapide à la température 
ordinaire, devient violente vers 100°. Elle est en tous points, 
comparable à celle des carbures de calcium, de baryum et de 
strontium cristallisés. 

Un kilogramme de carbure de lithium fournit, par sa décom- 
position en présence de l'eau, 587"*" de gaz acétylène. 

Ayialyse. — L'analyse du carbure de lithium a été faite en décompo- 
sant par l'eau dans un tube gradué, sur la cuve à mercure, un poids 
déterminé de ce corps. On mesure le volume d'acétylène recueilli en 
tenant compte de la solubilité de ce gaz dans l'eau qui a servi à la réac- 
tion. Par un simple titrage alcalimétrique fait sur ce dernier liquide, on 
déduit la lithine et le poids de lithium correspondant. 

Mous avons obtenu les chiffres suivants : 



288 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



THEORIE 

1. 2. 3. pour C=Li'' 



Carbone 62,85 62,92 62,97 63,15 

Lithium 36,31 36,29 36,40 36,84 



Garbures alcalino-terreux. 

Historique. — En 1862, M. Berlhelot (i), dans une étude 
mag'istrale, indiqua les propriétés du g-az acétylène, dég'ag'é 
de l'acétylure de cuivre par l'acide clilorhydrique. 

A la fin de la même année, Wœhler (2) a démontré que, par 
l'action du carbone sur un alliage de zinc et de calcium, on 
obtenait une masse pulvérulente noire, renfermant un excès de 
charbon, qui, au contact de l'eau froide, dégageait un mélang-e 
de différents g-az. Parmi ceux-ci, Wœhler a caractérisé qualita- 
tivement l'acétylène. L'analyse complète du mélange g-azeux 
n'a pas été faite. 

Nous rappellerons aussi, dans un autre ordre d'idées, que 
Winkler (3) avait indiqué la réduction au rouge des carbonates 
alcalino-terreux par le magnésium. 

M. Maquenne (4) reprenant en 1892 et étudiant plus com- 
plètement cette réaction, a préparé un carbure de baryum en 
poudre, amorphe et impur, qui, au contact de l'eau, produisait 
de l'acétylène ne renfermant que de 3 à 7 0/0 d'hydrogène. 
Cette poudre noire dégag'eait environ 5o litres de gaz par kilo- 
gramme. Il a été impossible à M. Maquenne, ainsi qu'il le fait 

(1) Bertheloï. Eecherches sur l'acétylène. Annales de chimie et de physic[ue, 
3« sér., t. LXVII, p. 52, 1863. 

(2) Wœhler. Préparation de l'acétylène par le carbure de calcium. Annalen der 
Chimie imd Pharmacie, t. CXXIV, p. 220, 

(3) Winkler. Berichte, t. XXIII, p. 120, et t. XXIV, p. 196G. 

(4) Maquenne. Sur une nouvelle préparation de l'acétylène. Annales de chimie et 
de physique, C^ sér., t. XXVIII, p 257. 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 289 

remarquer, de préparer le carbure de calcium par ce pro- 
cédé (i). 

L'amiée suivante, M. Travers, à Londres (6 février 1898), en 
chauffant au four Perrot un mélange de chlorure de calcium, 
de charbon en poudre et de sodium, obtint une masse grise 
contenant environ iG 0/0 de carbure de calcium décomposable 
par l'eau (2). Il utilisa cette formation de g-az acétylène, à la 
préparation des acétylures de mercure (3). 

La question en était à ce point, lorsque dans une note parue 
aux Comptes rendus de l'Académie des sciences, le 12 décembre 
1892, je publiai, le premier, la formation au four électrique, 
d'un carbure de calcium fusible à haute température. Voici ce 
que j'écrivais à ce sujet : « Si la température atteint 3ooo", la 
(( matière même du four, la chaux vive fond et coule comme 
(( de l'eau. A cette température, le charbon réduit avec rapi- 
(( dite l'oxyde de calcium, et le métal se dég-ag-e en abondance; 
« il s'unit avec facilité au charbon des électrodes pour 
(( former un carbure de calcium, liquide au rouge, qu'il est 
(( facile de recueillir. » 

Poursuivant cette étude, je présentai à l'Académie des Sciences 
une nouvelle note sur le carbure de calcium le 5 mars 1894 et 
une autre note sur les carbures de baryum et de strontium le 
19 mars 1894. Dans ce travail, je démontrais, qu'à la haute 
température du four électrique, il ne pouvait exister qu'un 



(1) « Je ferai remarquer, en terminant, que le carbonate de baryum est le seul des com- 
posés alcalino-terreux qui puisse se transformer en carbure sous l'action du magnésium ; 
les autres et surtout le carbonate de calcium, ne sont qu'incomplètement attaqués et 
donnent alors, quand on les traite par l'eau, un mélange d'hydrogène et d'acétylène 
peu riche. » (Maquenne.) 

(2) Morris W. Travers. A method for the préparation of acétylène. Proceedlngs of 
the chemical Society, 6 février 1893. 

(3) R. T. Plimpton and W. Travers. Metallic derivatives of acétylène; mercuric 
acetylide. Journal of the chemical Society, 1894, vol. G5, p. 264. 

FOUR ÉLECTRIQUE. 19 



290 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



seul composé du carbone et du calcium, que ce composé était 
cristallisé ; j'établissais sa formule par des analyses et, dans 
l'étude de ses propriétés, je faisais voir que ce corps décompo- 
sait l'eau froide en dégageant du gaz acétylène absolument pur^ 
point de départ de l'industrie de l'acétylène. 

A ce propos, je crois devoir dire un mot des recherches indus- 
trielles d'un ingénieur américain, M. Wilson. 

r 

A la fin d'un brevet n° 49^5^77, pris aux Etats-Unis, sur la 
préparation des bronzes d'aluminium, brevet rendu public le 
12 février 1898, M. Thomas Wilson fait une courte allusion à 
un carbure de calcium indéterminé, ainsi qu'à un grand nombre 
d'autres corps simples ou composés. 

Mais cette citation n'a aucune valeur scientifique, car M. Wilson 
ne donne pas l'analyse du produit obtenu; il ne fait même pas 
remarquer que ce produit décompose l'eau froide avec un déga- 
gement gazeux quelconque. Du reste, la publication du brevet 
Wilson est postérieure à notre première note sur le four élec- 
trique, dans laquelle nous indiquons la formation de ce carbure 
de calcium fondu (i) le long des électrodes. 

M. Wilson, qui évitait avec le plus grand soin « tout bain de 
fusion », cherchait vraisemblablement le calcium métallique; s'il 
n'a pas eu l'heureuse chance de découvrir le carbure de cal- 
cium cristallisé, c'est à lui, en grande partie, que ce nouveau com- 
posé a dû sa notoriété dans l'Amérique du Nord. 

B. — Préparation du carrure de calcium. — On fait un 
mélange intime de 120*^'" de chaux de marbre et de 70^'' de char- 
bon de sucre ; on place une partie de ce mélange dans le creuset 
du four électrique, et l'on chauffe pendant i5 minutes, avec un 
courant de 35o ampères et 70 volts. 

(1) MoisSAN, Comptes rendus de V Académie des sciences de Paris, 12 décembre 1892. 



ÉTUDE DES CAnnUKES, SILICIURES ET BORURES 291 



On obtient, dans ces conditions, un carbure ou acétylure 
répondant à la formule C^ Ga d'après l'équation suivante : 

Ca O + 3 C = G2 Ca + C O. 

On laisse à dessein la chaux en léger excès, puisque le creuset 
fournit la quantité de charbon nécessaire à un carbure défini. 
Le rendement est de 1208'' à iBo^"" environ. 

Le carbonate de chaux peut être substitué à la chaux dans ce 
mélange, mais ce procédé est moins avantag-eux à cause du g-rand 
volume des substances employées. 

La formule suivante indique, dans ce cas, les proportions de 
carbonate de calcium et de charbon. 

C03 Ca + 4 G = C2 Ca + 3 G O 

Le produit^ obtenu dans les deux expériences^ présente le même 
aspect. C'est une masse noire, homogène, qui a été fondue et 
qui a pris exactement la forme du creuset. 

Dans cette préparation, il est important que le mélang-e de 
chaux et de charbon soit bien intime. Il faut éviter aussi d'em- 
ployer un excès de charbon en poudre, sans quoi, la chaux 
liquide ne peut plus réagir convenablement sur le carbone, et il 
ne se produit que très peu de carbure. Si l'on n'obtient pas 
un bain liquide, la préparation est mauvaise et la poudre que 
l'on recueille ne donne, avec l'eau, qu'un très faible dégag-ement 
gazeux. Parfois même, elle n'en fournit aucun. 

En utilisant des courants plus intenses,, 1000 ampères et 
60 volts, nous avons répété cette expérience sur un kilog-ramme 
du mélang-e de chaux et de charbon. 

Si l'on emploie un excès de chaux, il se fait surtout du calcium 
métallique, l'expérience suivante le démontre : Dans la cavité de 
mon four électrique en chaux vive, on a placé un mélang-e 



292 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



d'oxyde de calcium et de charbon dans les proportions indiquées 
par l'équation suivante : 

Ca O + C = CO + Ca. 

Le four présentait, au milieu d'une face latérale, une ouver- 
ture circulaire de 2 cm. de diamètre à laquelle était ajusté un 
tube de fer. Ce dernier était recouvert extérieurement d'un ser- 
pentin de plomb traversé par un courant d'eau froide. 

Le four a été mis en marche (35o ampères et 5o volts) et 
après sept à huit minutes de chauffe, il s'est produit un abondant 
dég-agement de vapeurs, tandis que des flammes blanches, très 
éclatantes, sortent du four le long- des électrodes. Les vapeurs, 
traversant le tube de fer refroidi^ ont abandonné un dépôt 
g-ris, qui, au contact de l'eau, a fourni une g-rande quantité 
d'hydrogène renfermant des traces d'acétylène. Cette eau était 
devenue laiteuse et contenait de l'hydrate de chaux. 

Ainsi que nous l'avons fait remarquer précédemment, il nous 
a été impossible de réunir ce calcium très divisé et d'en former 
un lingot. 

Dans nos premières expériences nous avons employé de la 
chaux de marbre bien pure. Si la chaux contient des sulfates, des 
phosphates ou de la silice, les résultats seront un peu différents. 
Une certaine quantité de ces impuretés peut se retrouver dans 
le g-az acétylène. Le soufre paraît même s'y rencontrer sous 
forme de produit organique sulfuré. 

Pour nous rendre compte de l'influence de ces composés, 
nous avons chauffé, au moyen de l'arc, un mélang-e de charbon de 
sucre et de sulfate de chaux. Ce mélange répondait à la formule 
SO'^ Ca -{- 4 G. Après dessiccation complète au Perrot, on l'a 
porté au four électrique, dans un tube de charbon fermé à l'une 



ÉTUDE DES CAnnUKES, SILICIURES ET BORURES 293 



de ses extrémités. Durée de la chaufle, cinq minutes (900 am- 
pères, Go volts). 

Le produit, recueilli au fond du tube, est bien fondu ; il pos- 
sède une cassure cristalline, mais il ne se décompose par l'eau 
que lentement et ne fournit qu'un très faible rendement. Le g-az 
analysé renferme 99,2 d'acétylène pour cent. 

Ce mélang-e, traité par l'acide chlorhydrique étendu, nous a 
donné un rapide dég"ag-ement de g-az, qui, après absorption par 
la potasse, puis traitement par le sous-chlorure de cuivre ammo- 
niacal, nous a fourni les chiffres suivants : 

1. 2. 

Hydrogène sulfuré 56,20 57,00 

Acétylène 43,30 42,60 

La même expérience, répétée avec du sulfate de baryum et 

du charbon, dans les mêmes proportions, nous a donné une 

masse cristalline bien fondue, qui ne dégageait que très peu 

d'acétylène par son contact avec l'eau. Au contraire, avec l'acide 

chlorhydrique dilué, attaque très vive et dégagement d'un 

mélange gazeux qui renfermait, d'après l'analyse : 

1. 2. 

Hydrogène sulfuré 88,20 86,90 

Acétylène 11,40 12,80 

Enfin, le phosphate de baryum_, mélangé d'une quantité de 
charbon de sucre suffisante pour produire sa réduction com- 
plète, a été chauffé trois minutes dans un tube de charbon avec 
un courant de 960 ampères et 70 volts. H a produit, de même, 
une masse bien fondue, cristalline et de couleur brun foncé. 

Cette matière était décomposable par l'eau froide et donnait 
un abondant dégagement d'un gaz à odeur alliacée. Pour sépa- 
rer l'hydrogène phosphore qu'il renfermait, on l'a traité par 
une solution de sulfate de cuivre. Dans le gaz restant. 



294 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



l'acétylène a été dosé au moyen du sous-chlorure de cuivre 
ammoniacal. Nous avons obtenu les chiffres suivants : 

1. 2. 

Acétylène 89,00 88,50 

Hydrogène pliosplioré (PU'') 10,90 11,30 

La même expérience a été répétée avec les trois sulfates et 
phosphates alcalino-terreux ; les résultats ont été similaires bien 
que le volume du gaz dégagé au contact de l'eau ait été varia- 
ble. Mais si l'on chauffe ces mélanges au four électrique pen- 
dant un temps plus long, ou bien au moyen d'un arc plus puis- 
sant, on peut chasser tout le soufre ou le phosphore sous forme 
volatile et n'obtenir que le carbure alcalino-terreux, seul com- 
posé stable à une température très élevée (ij. 

Ces expériences établissent que, dans la préparation indus- 
trielle du carbure de calcium, on doit éviter surtout les chaux 
qui renferment des phosphates. Ces derniers sont facilement 
réduits par le charbon et fournissent un phosphure décompo- 
sable par l'eau, avec production d'hydrogène phosphore. 

Enfin nous ajouterons une dernière remarque sur ce point. 
Une chaux mélangée de magnésie ne donne que difficilement du 
carbure de calcium. Le fait nous semble très simple puisque 
dans notre four électrique, la magnésie ne fournit pas de car- 
bure de magnésium. Elle agit donc comme une matière inerte 
et empêche la fusion de la masse. 

Propriétés physiques. — Le carbure de calcium se clive avec 
une assez grande facilité, et présente une cassure nettement cris- 
talline. Les cristaux_, qui peuvent être détachés, ont un aspect 
mordoré, sont opaques, brillants. Les lamelles minces, exami- 

(1) Nous avons fait de même quelques essais sur les arséniates de calcium et de 
baryum et pour des températures de plus en plus élevées , nous avons recueilli d'abord 
un mélange de carbure et d'arséniure et finalement un carbure exempt d'arsenic. 



ÉTUDE DES CAHBURES, SILICIURES ET DORURES 295 



nées au microscope, sont transparentes et ont une couleur 
rouge foncée. Ces cristaux n'appartiennent point au système 
cubique. Leur densité, prise dans la benzine à la température 
de i8°, est de 2,22 ; ce carbure est insoluble dans tous les réactifs, 
dans le sulfure de carbone, dans le pétrole et dans la benzine. 

Propriétés chimiques. — L'hydrog"ène n'ag-it pas à chaud ou 
à froid sur le carbure de calcium. 

Ce composé, à la température ordinaire, prend feu dans le 
g-az fluor, avec formation de fluorure de calcium et de fluorure 
de carbone. 

Le chlore sec est sans action à froid. A la température de 
245°, le carbure devient incandescent dans une atmosphère de 
chlore ; il se produit du chlorure de calcium et il reste du char- 
bon, mais le poids de ce corps simple est inférieur au poids du 
carbone de l'acétylure. 

Le brome réagit à 35o°, et la vapeur d'iode décompose aussi 
ce carbure avec incandescence à 3o5°. 

Le carbure de calcium brûle, dans l'oxygène, au roug-e sombre 
en fournissant du carbonate de calcium. Dans la vapeur de 
soufre, l'incandescence se produit vers 5oo° avec formation de 
sulfure de calcium et de sulfure de carbone. 

L'azote pur et sec ne réag-itpas, même à 1200". La vapeur de 
phospore au roug-e transforme le carbure de calcium en phos- 
phure sans incandescence. La vapeur d'arsenic, au contraire, 
réagit, avec un grand dégagement de chaleur, en produisant de 
l'arséniure de calcium. 

Au rouge blanc, le silicium et le bore sont sans action sur ce 
composé. 

Le carbure de calcium, en fusion, dissout du carbone qu'il 
abandonne ensuite sous forme de graphite. 

Le carbure de calcium ne réagit pas sur la plupart des 



296 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



métaux. Il n'est pas décomposable par le sodium et le mag-né- 
siumà la température de ramollissenient du verre. Avec le fer, 
il n'y a pas d'action au rouge sombre, mais à haute tempéra- 
ture, il se forme un alliage carburé de fer et de calcium. 

L'étain ne paraît pas avoir d'action au roug"e, tandis que 
l'antimoine fournit, à la même température, un alliage cristallin 
renfermant du calcium. 

L'action la plus curieuse, présentée par ce carbure de calcium, 
est celle qu'il fournit avec l'eau. Dans un éprouvette remplie 
de mercure, on fait passer un frag-ment de ce carbure, puis on 
ajoute quelques centimètres cubes d'eau ; il se produit aussitôt 
un violent dég-ag-ement de g-az qui ne s'arrête que lorsque tout 
le carbure est décomposé ; enfin, il reste dans le liquide, 
de la chaux hydratée en suspension. Le corps gazeux est de 
l'acétylène pur, entièrement absorbable par le sous-chlorure 
de cuivre ammoniacal, en ne laissant dans le haut du tube 
qu'un ong-let d'impureté presque imperceptible. Cette décom- 
position par l'eau, se produit avec un dégag-ement de cha- 
leur, mais sans aller jamais jusqu'à l'incandescence. 

Elle est cependant aussi vive que celle produite par le sodium 
au contact de l'eau. 

D'après le poids de carbure mis en expérience et d'après le 
volume g"azeux, cette réaction est représentée par la formule 
suivante : 

C2 Ca + H2 O = C2 H2 + Ca 0. 

Cette décomposition interviendra dans nos recherches, aussitôt 
que le carbure se trouvera au contact d'un liquide renfermant 
de l'eau. 

Ce carbure ou acétylure de calcium, nous fournit donc un 
moyen facile de préparation de l'acétylène pur, qui vient s'ajouter 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 297 



aux procédés déjà indiqués par M. Berlhelot, dans la belle 
étude qu'il a publiée sur ce composé. 

Le gaz obtenu est bien de l'acétylène pur, car l'analyse eu- 
diométrique nous a donné les chiffres suivants : 

Gaz analysé 1,28 

Oxygène 15, i5 

Gaz total 16,43 

Ap. étincelle 14,50 

Ap. potasse 11,98 

Contraction 1,93 

G 0^ par différence 2,52 

Si le gaz était de l'acétylène G^ H~, nous aurions théorique- 
ment 1,95 comme contraction, et 2,56 comme volume de l'acide 
carbonique. 

Une autre analyse eudiométrique a donné un résultat identique. 
Cette preuve était bien suffisante pour établir la pureté du gaz 
obtenu; nous avons tenu cependant à déterminer la densité de 
ce carbure gazeux. 

Deux expériences nous ont fourni les chiffres 0,907 et 
0,912. M. Berthelot a indiqué comme densité de l'acétylène 
0,92 et la densité théorique est 0,90. 

Si l'on fait réagir la vapeur d'eau, au rouge sombre, sur le 
carbure de calcium, la réaction se produit avec une énergie 
beaucoup plus faible. Le carbure ne tarde pas à se recouvrir, en 
effet, d'une couche de charbon et de carbonate qui limite l'ac- 
tion de la vapeur d'eau, et le dégagement, formé en grande 
partie d'hydrogène et d'acétylène, est beaucoup moins ra- 
pide. 

Les acides réagissent sur ce carbure, surtout lorsqu'ils sont 
étendus. Avec l'acide sulfurique fumant, il se produit un déga- 
gement assez lent et le gaz paraît s'absorber en grande partie. 



298 LE- FOUR ÉLECTRIQUE 



L'acide ordinaire produit une décomposition plus vive, et prend 
une odeur aldéhydique marquée. 

Avec l'acide nitrique fumant, il n'y a pas de réaction à froid, 
et l'attaque est à peine sensible à l'ébullition. L'acide azotique 
très étendu fournit de l'acétylène. 

Une solution étendue d'acide iodhydrique fournit aussi un 
dég-agement d'acétylène pur. Il en est de même avec une solu- 
tion d'acide chlorhydrique. Chauffé au contraire avec le g"az 
acide chlorhydrique sec, il se produit au rouge vif une incan- 
descence marquée, et il se dégage un mélange gazeux très riche 
en hydrogène. 

Certains oxydants agissent avec une grande énergie sur ce 
composé. L'acide chromique fondu devient incandescent, au 
contact du carbure de calcium, en dégageant de l'acide car- 
bonique. La solution aqueuse d'acide chromique ne dégage du 
carbure que de l'acétylène. Le chlorate de potassium et l'azotate 
de potassium en fusion n'attaquent pas sensiblement le carbure 
de calcium. Il faut les porter au rouge pour que la décomposition 
se produise avec incandescence et formation de carbonate de 
calcium. Le bioxyde de plomb, l'oxyde avec incandescence, 
au-dessus du rouge sombre, et le plomb provenant de la réduc- 
tion renferme du calcium. 

Broyé avec du fluorure de plomb, à la température ordinaire, 
le carbure de calcium devient incandescent. 

Chauffé en tube scellé avec l'alcool anhydre à iSo'', le car- 
bure de calcium fournit de l'acétylène et de l'éthylate de cal- 
cium. 

2 (C2 H"- H) -f- C2 Ca = C^ H^ + (C^ H^ 0) Ca. 

Le gaz acétylène obtenu dans cette réaction est complètement 
absorbable par le sous-chlorure de cuivre ammoniacal, mais il 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BOUURES 299 



fournil un acéljlure noir qui semble indiquer l'exislence de car- 
bures acétjléniques. 

L'action violente exercée par l'acétylène sur le chlore, démon- 
trée par M. Berthelot (i),peut être mise en évidence de la façon 
suivante : 

Dans un flacon contenant de l'eau froide bien saturée de chlore, 
on laisse tomber quelques frag-ments de carbure de calcium. Il 
se dég-age aussitôt des bulles d'acétylène qui prennent feu, au 
contact du chlore, en même temps qu'on perçoit nettement 
l'odeur des chlorures de carbone. 

Cette forme de décomposition peut fournir une belle expé- 
rience de cours. 

Analyse. — Le dosage du calcium a été fait avec facilité, après décom- 
position par l'eau du carbure, et en tenant compte, pour les numéros 
3 et 4, d'une petite quantité de graphite insoluble qui restait après l'ac- 
tion de l'eau. Le carbone a été dosé par différence, grâce à la perte de 
poids de l'acétylène gazeux, dans un petit appareil identique à celui dont 
on se sert pour analyser les carbonates. 11 a été facile de doser aussi le 
carbone en recueillant, sur la cuve à mercure, le gaz dégagé par un 
poids donné d'acétylure placé dans un tube gradué et additionné ensuite 
d'une petite quantité d'eau. Ce deuxième procédé nous a donné les chif- 
fres suivants : 

1° 0"'"i895 de carbure ont dégagé 64<"^ de gaz en présence de 4<='" d'eau. 
Le liquide dissolvant son volume d'acétylène, il s'est produit 68*=° de gaz. 
Théoriquement à 15°età 760"'", 0,1895 du carbure C^ Ca devrait donner 
68«=«'. 

2° 0,285 de carbure ont donné 96'=<=5 en présence de 4'='= d'eau, soit au 
total 96,5 -|- 4 = 100.5. Théoriquement on devrait en recueillir 102cc. 

Les dosages du carbone et du calcium, dans le composé cristallisé 
que nous venons de déciire, nous ont fourni les chiffres suivants : 



(1) Berthelot. Kecherches sur l'acétylène. Aimales de chimie et de physique, 
3«sér., t. LXVII, p. 52. 



300 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Calcium. 
Carbone. 



1. 


2. 


3. 


4. 


Théorie 


62,7 


62,1 


61,7 


62,0 


62,5 


37,3 


37,8 


» 


» 


37,5 



En résumé, aussitôt que la température est assez élevée, le 
calcium métallique ou ses composés forment avec facilité, au 
contact du carbone, un carbure ou acétylure de formule G~ Ga. 

Cette réaction présentera peut-être quelqu'intérêt en géo- 
logie. 

Il est vraisemblable que, dans les premières périodes géolo- 
giques, le carbone du règne végétal et du règne animal a existé 
sous forme de carbures. La grande quantité de calcium répandue 
à la surface du sol, sa diffusion dans tous les terrains de forma- 
tion récente ou ancienne, la facilité de décomposition de son 
carbure par l'eau, peuvent laisser croire qu'il a joué un rôle 
dans cette immobilisation du carbone sous forme de corps 
métallique. 

D'ailleurs M. Berthelot (i) a déjà insisté sur ce point que 
l'action de la vapeur d'eau sur les acétylures alcalins ou alca- 
lino-terreux pouvait expliquer très simplement la génération des 
carbures et des différentes matières charbonneuses. 

Nous ajouterons que l'action de l'air sur ce carbure de cal- 
cium, produisant au rouge de l'acide carbonique, permettrait 
d'expliquer le passage du carbone d'un carbure solide à la forme 
gazeuse de l'acide carbonique. Ce dernier peut^ dès lors, être 
assimilé par le règne végétal . 

Les deux autres métaux alcalino-terreux, le baryum et le 
strontium fournissent, avec facilité, des carbures ou acétylures 
cristallisés dont les propriétés sont similaires. 

Nous les résumons rapidement. 

(1) Berthelot. Sur l'origine des carbures et des combustibles minéraux. Annales 
de chimie et de jJhysiqiœ {¥ sér.), t. IX, p. 481. 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 301 

C. — Préparation du carbure de baryum. — On emplit le creu- 
set de charbon du four électrique, d'un mélange intime formé 
de baryte anhydre So*^''', charbon de sucre 3o"'. On chauffe 
pendant quinze à vingt minutes avec un courant de 35o ampères 
et 70 volts. Après refroidissement, on obtient une masse noire, 
fondue, ayant pris la forme du creuset et qui se brise avec 
facilité, en présentant, suivant la cassure, de g-rands cristaux 
lamellaires. 

On peut substituer le carbonate de baryum à l'oxyde, lorsque 
l'on veut éviter la préparation de ce dernier composé à l'état de 
pureté. Dans ce cas, on ajoute à i5o^''' de carbonate de baryum 
pur, 26^'' de charbon de sucre; on mélang-e le tout avec soin et 
l'on chauffe comme précédemment. Le rendement est un peu 
plus faible dans cette dernière préparation, mais le produit 
obtenu est identique et répond à la formule G~ Ba. 

Nous avons déjà rappelé, à propos de l'acétylure de calcium, 
que M. Maquenne, en faisant réag'ir le magnésium sur le carbonate 
de baryte, avait préparé de l'acétylure de baryum impur, capable 
de fournir avec l'eau de l'acétylène ne renfermant plus que 
3 à 7 pour 100 d'hydrog'ène . 

D. — Préparation du carbure de strontium. — On obtiendra le 
carbure de strontium, dans les mêmes conditions et avec la même 
facilité, en chauffant au four électrique le mélang-e de 120 gT. 
de strontiane et de 3o gr. de charbon de sucre ou de i5o gr. de 
carbonate de strontium et 5o g"r. de charbon de sucre. 

Le carbure de strontium G^ Sr se présente aussi sous forme 
d'une masse noire à cassure mordorée. Comme les autres acéty- 
lures alcalino-terreux, il s'effrite à l'air humide en se décompo- 
sant. 

Propriétés. — Le carbure de baryum est le plus fusible des 



302 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



carbures alcalino-terreux ; il a pour densité 3,76. Le carbure de 
strontium possède une densité de 8,19. 

Ces carbures sont attaqués par le fluor avec incandescence et 
fusion du fluorure produit. 

Ils se décomposent immédiatement au contact de l'eau, comme 
le carbure de calcium, eu donnant de l'oxyde hydraté et du 
gaz acétylène pur. 

Les acides, soit concentrés, soit étendus, ont une action 
identique à celle que nous avons décrite précédemment à propos 
du carbure de calcium. 

L'action des hydracides est assez énerg-ique. En présence de 
l'hydracide gazeux, lorsque la température est suffisamment 
élevée, la réaction se fait avec incandescence. Nous ne pouvons 
mieux faire, pour comparer ces différents résultats, que de donner 
les températures, prises à la pince thermo-électrique et au 
thermomètre, au moment où l'incandescence se produit. 

TEMPÉRATIJRE D'IXCAXDESCENCS DANS 

le chlore les vapeurs les vapeurs 

sec. de brome. d'iode. 

C2 Ca 245° 350° 305» 

C2 Sr 197° 174° 182° 

G2 Ba ....... . 140° 130° 122» 

Cette action des hydracides est assez curieuse puisque 
l'acétylure de baryum, tout en se combinant avec facilité au 
chlore, au brome et à l'iode, s'unit avec ce dernier corps simple 
à une température plus basse que celle de l'attaque par le 
brome ou le chlore. C'est l'inverse qui a lieu pour le carbure de 
calcium. 

L'action de l'oxygène est aussi très énergique, mais à une 
température beaucoup plus élevée. Il faut atteindre le point de 
ramollissement du verre, et avec le carbure de baryum, l'expé- 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 303 



rience est très belle. Il se produit une vive incandescence en 
même temps qu'il se forme de la baryte fondue. 

Le carbure de baryum est décomposé avec incandescence par 
le soufre, à une température un peu supérieure au point de fusion 
de ce dernier corps. Il se produit du sulfure de baryum et du 
sulfure de carbone. La réaction est identique pour le carbure 
de strontium vers 5oo°. 

Le sélénium réagit de même avec une vive incandescence, en 
produisant du séléniure de carbone et un séléniure alcalino- 
terreux. 

L'azote ne produit rien à 1200*' (i), mais la vapeur de phos- 
phore exerce une action très vive au roug-e sombre : brillante 
incandescence et formation de phosphure. 

Avec l'arsenic, réaction moins vive, mais nécessitant une 
température plus élevée. 

A 1 000°, le silicium et le bore n'ag"issent pas sur ces carbures 
alcalino-terre ux . 

Analyses. — Les dosages du carbone, du baryum et du strontium 
ont été faits par les méthodes que nous avons déjà indiquées pour le 
calcium. • 

Ces analyses nous ont donné les chiffres suivants : 

1. 2, THÉORIE 

Strontium 77,96 78,32 78,47 

Carbone 21,55 21,41 21,52 

1. ■ 2. THÉORIE 

Baryum 85,30 85,10 85,00 

Carbone 15,10 14,87 15,00 

Ces nouveaux composés répondent bien aux formules : C^Sr et C^ Ba. 



(1) Le résidu, repris par l'eau bouillante après dégagement de l'acétylène, fournit 
cependant quelques vapeurs ammoniacales . 



304 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Conclusions. — En résumé, les métaux alcaline-terreux, cal- 
cium, baryum et strontium, s'unissent avec facilité au carbone 
à la température du four électrique et produisent des carbures 
cristallisés. Ces corps sont immédiatement décomposables par 
l'eau froide, avec formation d'oxyde hydraté et dég-agement 
d'acétylène pur. 

Les métaux alcalins paraissent donner aussi des acétylures, 
mais ces derniers doivent se former à une température un peu 
moins élevée. En opérant dans les mêmes conditions que ci- 
dessus, nous avons obtenu des mélanges noirs, avec excès de 
charbon, dégageant une petite quantité de gaz acétylène au con- 
tact de l'eau, mais ne possédant pas une composition constante 
et ne présentant pas trace de cristallisation. 

Cette nouvelle méthode de préparation des carbures alcalino- 
terreux au four électrique est déjà entrée dans la pratique indus- 
trielle, depuis la publication de nos premières recherches. Elle 
permet d'obtenir le gaz acétylène avec facilité ; la première 
application de ce carbure d'hydrogène à l'éclairage semble 
donner de bons résultats. La préparation industrielle du carbure 
de calcium a été étudiée en France, surtout par M. Bullier, et 
aux Etats-Unis, par M. Wilson. 

Cette préparation si facile des carbures alcalino-terreux au 
four électrique, peut produire aussi quelques changements dans 
la fabrication de la baryte et de la strontiane. Ces deux oxydes 
et leurs sels pourront être obtenus rapidement, en partant des 
carbures formés par l'action du charbon sur les carbonates 
naturels de baryum et de strontium. Ces carbures seront décom- 
posés par l'eau, avec production d'acétylène, et ils donneront de 
la strontiane ou de la baryte hydratée que l'on peut transformer 
en chlorure, en chlorate ou en azotate. 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 305 



E. — Carbure de cérium. 

Nos recherches sur les carbures alcalino-terreux nous ont 
conduit à étudier les combinaisons du carbone avec les métaux 
de la cérite. Nous devons rappeler que M. Otto Petterson, dans 
un Mémoire ayant pour titre : Contributions à la Chimie des 
éléments des terres raines (i), a préparé, en appliquant notre 
méthode du four électrique, les carbures de lanthane, yttrium, 
erbium et holmium. M. Petterson n'a donné à ce sujet aucune 
analyse des carbures d'hydrog-ène produits en présence de l'eau. 
C'est, au contraire, sur ce point que nos expériences ont été 
particulièrement dirigées. 

Préparation du carbure de cérium. — Le bioxyde de cérium 
pur CeO^ (2), de couleur blanche, est intimement mélangé avec 
du charbon de sucre dans les proportions suivantes : 

Charbon de sucre 48 

Bioxyde de cérium 192 

Ces proportions correspondent à l'équation : 

Ce02-j-4C=: C2 Ce+ 2 CO. 

La réduction se fait au four électrique à une température 
relativement basse. L'oxyde fond tout d'abord; il se produit 

(1) Petterson. Supplément des Comptes rendus de l'Académie royale suédoise, t. II, 
2e série, n» 1, 1895. 

(2) Pour préparer ce bioxyde, on est parti de la cérite qui a été tout d'abord attaquée 
par l'acide sulfurique. Les sulfates obtenus ont été transformés en oxalates, et enfin ces 
oxalates ont été amenés- à l'état de nitrates. En appliquant à ces nitrates la méthode 
de Debray, ou plutôt, en fondant ces nitrates dans un bain de nitrate double de potas- 
sium et de sodium fusible à plus basse température, on a pu précipiter le cérium sous 
forme d'oxyde cérique empâté de nitrates basiques de lanthane et de didyme. En 
reprenant les nitrates par l'acide sulfurique étendu, il reste un oxyde de cérium jaune 
pâle, sur lequel on répète trois ou quatre fois le même traitement pour l'amener à un 
état de pureté suffisant. 

POUR ÉLECTRIQUE. 20 



306 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



ensuite un bouillonnement dû au dée^age ment d'oxyde de carbone. 
On arrête la chauffe, lorsque la matière est en fusion tranquille. 
Cette préparation s'effectue dans un tube de charbon, fermé à 
l'une de ses extrémités. Avec un courant de 3oo ampères et 60 
volts, la réduction complète de loo^"" d'oxyde de cérium exig-e 
huit à dix minutes. Elle se produit en trois minutes, avec ôoo""" 
de matière, lorsque l'on dispose d'un courant de 900 ampères et 
5o volts. 

Nous avons eu l'occasion, dans ces recherches, de préparer 
plus de 4"^^' de carbure de cérium. 

Propriétés. — Le carbure de cérium se présente sous forme 
d'un culot homogène à cassure cristalline. Il se délite facilement 
en présence de l'air, en se recouvrant d'une poudre de couleur 
chamois; en même temps, il dégage une odeur alliacée caracté- 
ristique rappelant celle de l'allylène. 

Examiné au microscope dans la benzine, le carbure, fine- 
ment pulvérisé, présente des frag-ments cristallins, parmi les- 
quels se rencontrent des parties d'hexag"one bien nettes, trans- 
parentes, d'un jaune rougeâtre. Quand ils ne renferment pas de 
graphite, ces petits cristaux colorés sont tout à fait transparents. 

La densité du carbure de cérium prise dans la benzine est 
de 5,28. 

Le fluor n'attaque pas ce carbure à froid, mais, par une 
lég'ère élévation de température, il se produit une vive incan- 
descence, et il se dégage un fluorure blanc volatil. 

Le chlore attaque ce composé vers 280°, en formant du 
chlorure de cérium qui empâte le graphite lorsque le carbure 
en contient. 

Le brome et l'iode réagissent de môme avec incandescence, 
mais à des températures plus élevées. 

Dans l'oxygène, le carbure de cérium brûle avec éclat au 



Étude des carbuhes, siLiciures et borures 307 



rouge, en produisant un résidu cristallin d'oxyde et en dég'ageant 
de l'acide carbonique. La réaction est complète; elle nous a 
permis de doser le métal et le carbone total. La vapeur de soufre 
fournit également, avec incandescence, un sulfure de cérium 
qui, au contact des acides, dégag-e de l'hydrogène sulfuré. Le 
sélénium réagit de même au-dessous du rouge sombre. 

L'azote et le phosphore sont sans action sur le carbure de 
cérium à la température de ramollissement du verre. 

Le carbone se dissout dans le carbure de cérium en fusion 
et cristallise dans la masse sous forme de graphite. 

L'acide chlorhydrique g-azeux attaque le carbure de cérium à 
650" avec incandescence. Il se produit du chlorure mélang'é à 
un résidu volumineux de charbon ; en même temps^ il se dég-age 
de l'hydrogène. 

L'acide iodhydrique donne, au roug-e sombre, un iodure dans 
les mêmes conditions. 

Au rouge, l'hydrogène sulfuré fournit un mélange de graphite 
et de sulfure de cérium. 

A la température de 600°, l'ammoniaque n'a pas produit 
d'azoture. 

Les oxydants agissent énergiquement sur ce composé. Le 
chlorate de potassium l'attaque avec incandescence aussitôt qu'il 
est fondu. 

La décomposition est moins vive avec l'azotate de potassium. 

La potasse et le carbonate de potassium en fusion décomposent 
le carbure de cérium, avec un g-rand dégag-ement de chaleur, 
production d'hydrogène et d'oxyde d'un blanc jaunâtre. 

L'acide sulfurique concentré n'ag-it pas à froid ; à chaud, il 
fournit un dégagement d'acide sulfureux. L'acide nitrique 
fumant n'a pas d'action et l'acide étendu ag-it surtout par l'eau 
qu'il contient. 



308 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



La réaction la plus caractéristique du carbure de cérium est 
celle qu'il donne au contact de l'eau. En laissant tomber quel- 
ques g-outtes d'eau sur un fragment de carbure, la température 
est assez élevée pour qu'il y ait vaporisation du liquide. En 
présence d'un excès d'eau, la réaction, violente au début, ne 
tarde pas à se calmer et ne se termine qu'après dix à douze 
heures. 

Le carbure de cérium produit, par sa décomposition, un 
hydrate de cérium blanc, qui, au contact de l'air, prend une 
coloration lie de vin. 

Les g"az qui se dég-agent sont formés surtout d'acétylène et de 
méthane. Ils nous ont donné, à l'analyse, les chiffres suivants (i) : 

1. 2. 3. 4. 5. 

Acétylène... 75,00 75,50 76,69 76,42 75,64 

Éthylène ... 3,52 4,23 » » » 

Méthane. . . . 21,48 20,27 » » » 

Ces chiffres ont été obtenus avec des carbures bien exempts 
de calcium, et traités par un excès d'eau à la température ordi- 
naire. 

Cette décomposition, assez constante en acétylène et en 
méthane, nous avait amené à penser que nous pouvions nous 
trouver en présence de deux coros simples voisins, qui donne- 
raient, sous forme de carbure g-azeux, pour le premier, de l'acé- 
tylène, et pour le second, du méthane : c'est ce qui se produi- 
rait, par exemple, pour un mélange d'alumine et de chaux 
amenées à l'état de carbures. 

En partant de cette idée, nous avons essayé de fractionner le 
carbure de cérium en l'attaquant par l'eau, par des acides miné- 
raux très étendus, ou par des acides organiques dans des con- 

(1) Pour séparer ces différents carbures, nous avons suivi les méthodes de M. Ber- 
thelot. Nous donnerons quelques détails sur ce sujet à propos du carbure de lanthane. 



ÉTUDE DES CAUnUIlES, SILICIURES ET I50RUUES 309 

diiionsdilïorenics. Sur ce point, nos essais oui élé iiifnicliieiix. 

L'action de la température élevée du i'oiu' électrique, agissant 
sur le carbure de cérium, de façon à produire une distillation 
partielle, qui pouvait nous enrichir de l'un des carbures, les 
produits de tête ou de queue, ne nous a pas fourni de meilleurs 
résultats (i). 

De ces différentes recherclies, nous avons tiré les conclusions 
suivantes : 

Lorsque l'on décompose le carbure de cérium par de l'eau 
glacée, la proportion des différents carbures g-azeux varie d'une 
façon bien nette. Elle ressort des chiffres suivants : 

1. 2. 3. 

Acétylène 78,47 79,7 80,0 

Éthylène 2,63 » » 

Méthane 18,90 » » 

Si l'on décompose le carbure de cérium, non plus par l'eau, 
mais par des acides étendus , la proportion d'acétylène va 
encore varier. Un carbure de cérium qui, en présence d'un 
excès d'eau pure à la température ordinaire, donne un mélang-e 
g"azeux renfermant 71 pour 100 d'acétylène n'en donnera plus 
que 65,8 pour 100 en présence d'acide chlorhydrique étendu, et 
83 pour 100 au contact d'acide azotique. 

Bien plus, si l'on examine le résidu de la décomposition par 
l'eau du carbure de cérium, si l'on épuise ce liquide par l'éther, 
on retrouve sous forme de carbures 3 à 4 pour 1 00 du carbone 
combiné. On obtient ainsi un mélang-e de carbures liquides 
saturés et non saturés. 

La décomposition du carbure de cérium par l'eau est aussi 

(1) Il ne faut pas oublier que dans les expériences de longue durée, faites avec notre 
four électrique, le cérium peut prendre une petite quantité de carbure de calcium. On 
doit toujours s'assurer si le carbure de cérium ainsi traité ne renferme pas de calcium. 



310 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



complexe que celle du carbure d'uranium que nous décrirons 
plus loin, mais elle s'effectue sans dégag^ement d'hydrogène. 
Cette complexité est due aux réactions secondaires qui se pro- 
duiront différemment suivant le milieu et la température. 

Analyse. — Le cérium a été dosé à l'état d'oxyde CeO^, par calcination 
du sulfate, du nitrate ou par combustion directe du carbure dans l'oxygène. 
Les chiffres présentent peu de différence, quelle que soit la méthode 
employée; ils ont toujours été un peu plus forts que la valeur indiquée 
par la théorie, ce qui tient vraisemblablement au poids atomique 141 
que nous avons employé. 

D'après les différents auteurs qui ont étudié le cérium et d'après 
M. Schûtzenberger, l'oxyde GeO^ n'aurait pas toujours une composition 
constante. 

Le carbone total a été dosé par combustion directe dans l'oxygène 
et pesé sous forme d'acide carbonique. 

Les échantillons renfermant du graphite ont été attaqués par l'acide 
nitrique, et la teneur en graphite a été déterminée finalement par la 
pesée de l'acide carbonique après combustion dans l'oxygène. 

La formule C^Ce exige théoriquement : 

Pour 100. 

Ce 85,45 

G 14,54 

Nous avons trouvé les chiffres suivants : 

1. 2. 3. 4. 5. 6. 

Cérium 86,46 85,99 85,37 85,74 86,12 85,93 

Carbone 14,90 14,81 » » » » 

Conclusions. — En résumé, le cérium fournit au four élec- 
trique, en présence du charbon, un carbure cristallisé de for- 
mule C^Ce, analogue au carbure de calcium et décomposable 
par l'eau à froid, en produisant un mélange gazeux d'acétylène, 
d'éthylène, de méthane et des carbures liquides et solides plus 
ou moins condensés. 



ÉTUDE DES CAIUJURES. SILICIUBES ET UORURES 311 



F. — Carbure de lanthane. 

Préparation. — L'oxyde de lanthane est facilement réduit 
par le charbon à la température du four électrique. Cependant, 
cette réduction exige une température plus élevée que celle de 
l'oxyde de cérium. 

L'oxyde de lanthane est mélang-é avec du charbon de sucre, 
finement pulvérisé^ dans les proportions suivantes : 

Oxyde de lanthane 100 

Charbon de sucre 80 

Ce mélang-e est tassé dans un tube de charbon, fermé à l'une 
de ses extrémités, et chauffé dans mon four électrique pendant 
douze minutes, au moyen de l'arc fourni par un courant de 
358 ampères et 56 volts. 

Propriétés. — On obtient ainsi un ling-ot homogène, bien 
fondu, à cassure cristalline, de couleur moins foncée que le 
carbure de cérium. Les fragments, examinés au microscope, 
sont transparents et colorés en jaune; ils possèdent un aspect 
cristallin très marqué. 

La densité du carbure de lanthane cristallisé a été trouvée de 
5,02 à -{- 20°. Elle est donc un peu plus élevée que celle indi- 
quée par M. Petterson (4)7i)- 

Le fluor n'attaque pas le carbure de lanthane, même pulvé- 
risé, à la température ordinaire. Si l'on chauffe lég"èrement, il 
se produit une incandescence très vive avec formation de fluo- 
rure. 

Le chlore attaque ce composé à 2 5o°, avec incandescence et 
production de chlorure de lanthane. Le brome fournit les mêmes 
résultats à 255°. L'iode réagit de même et avec incandescence. 



312 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Le carbure de lanthane brûle dans l'oxyg-ène plus difficile- 
ment que le carbure de cérium. Cependant au roug-e la combus- 
tion devient complète, et cette réaction permet la séparation du 
lanthane, sous forme d'oxyde, et du carbone total sous forme 
d'acide carbonique. 

Le soufre réag-it avec difficulté sur le carbure de lanthane. 
On peut chauffer ce carbure dans la vapeur de soufre, à la 
température de ramollissement du verre, sans qu'il y ait forma- 
tion de sulfure. Le produit repris par l'eau donne naissance à 
un carbure d'hydrogène et, attaqué par l'acide chlorhydrique, 
il ne donne que très peu d'hydrogène sulfuré. 

La vapeur de sélénium produit une action plus énerg-ique ; il 
se forme un séléniure décomposable par l'acide chlorhydrique 
étendu, avec dég-agement d'hydrog-ène sélénié. 

L'azote et le phosphore ne paraissent pas réag-ir à la tempé- 
rature de 700° à 800°. Cependant le carbure de lanthane, qui a 
été chauffé, dans l'azote, abandonne un peu d'ammoniaque par 
la potasse en fusion. 

Le carbone est soluble dans le carbure de lanthane fondu et, 
par refroidissement, il se dépose sous forme de graphite très 
bien cristallisé. 

Les acides étendus attaquent facilement le carbure de lan- 
thane, tandis que l'acide nitrique fumant exactement mono- 
hydraté n'a pas d'action sur lui. Au contraire, l'acide sulfurique 
concentré le décompose à chaud avec production d'acide sul- 
fureux. 

Le carbure de lanthane, chauffé dans un courant de gaz 
ammoniac^ se décompose au rouge avec une légère incandes- 
cence, en produisant un azoture qui, traité par la potasse en 
fusion, dégage de l'alcali volatil. Il existe donc un azoture de 
lanthane dont nous poursuivons l'étude. 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 313 



Le gaz acide chlorhydricjuc attaque le carbure de lanthane 
bien au-dessous du roug-e sombre, en fournissant du chlorure 
de lanthane et de l'hydrogène carboné. 

Ce carbure, chauffé au-dessous du rouge dans un courant de 
protoxyde ou de bioxyde d'azote, brûle avec une vive incan- 
descence. 

Les oxydants, tels que le permanganate en poudre, le chlo- 
rate et l'azotate de potassium en fusion, l'attaquent en produi- 
sant un grand dégag-ement de chaleur. 

De même la potasse fondue le détruit avec production d'hy- 
drogène. 

L'eau décompose rapidement le carbure de lanthane à la 
température ordinaire. Il se forme de l'oxyde hydraté et un 
dégagement gazeux de carbures d'hydrogène. Le gaz, ainsi pro- 
duit, renferme de l'acétylène, de l'éthylène et du formène. 

L'acétylène a été absorbé par le sous-chlorure de cuivre 
ammoniacal, l'éthylène par le brome, et la composition du for- 
mène ou méthane restant a été établie par l'analyse eudiomé- 
trique. Pour s'assurer que ce dernier gaz était du méthane pur, 
on l'a traité par de l'alcool absolu, bien privé d'air, ainsi que 
l'a conseillé M. Berthelot (i). Après séparation du liquide, les 
vapeurs d'alcool ont été absorbées par l'acide sulfurique et une 
nouvelle analyse eudiométrique du résidu a donné les mêmes 
chiffres que précédemment. On ne se trouvait donc pas en 
présence d'un mélange d'éthane et d'hydrogène ; le dernier gaz 
isolé était bien du méthane. 

Nous avons obtenu les chiffres suivants : 



(1) M. Berthelot. Méthode universelle pour réduire et saturer d'hydrogène les com- 
posés organiques. Aim. de ch. et <Z« p/i., 4® série, t. XX, p. 392, 1870. 



!14 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



1. 2. 3. 4. 

Acétylène 71.75 70,18 71,17 70,71 

Éthylène 1,93 1,15 0,95 2,01 

Méthane ^27,22 28,67 27,88 27,98 

Ces produits gazeux renferment la presque totalité du carbone 
combinée au lanthane. 

Une expérience a été faite sur un poids déterminé de carbure 
renfermant 5 p. loo de graphite. Le gaz obtenu a donné les 
chiffres de l'analyse n° 4- Us correspondent à un poids de car- 
bone représentant ii,66 p. lOO, tandis que théoriquement, 
nous devrions obtenir i3,7 p. loo. Cette lég-ère différence de 
carbone se retrouve sous forme d'une petite quantité de carbu- 
res liquides et solides, qui ont pu être séparés, par l'éther, de 
l'eau employée à la décomposition du carbure métallique. 

Analyse. — Le carbone total a été dosé, par combustion directe, 
dans l'oxygène. D'autre part, un poids déterminé de carbure a été atta- 
qué par l'acide nitrique étendu ; le graphite séparé a été pesé sur filtre 
taré et la solution nitrique calcinée a fourni les chiffres de lanthane. 

THEORIE 

1. 2. pour C^ La 

Lanthane 85,42 85,80 85,23 

Carbone 14,59 14 07 14,77 

Conclusions. — L'oxyde de lanthane, mélang-é de charbon 
et chauffé dans le four électrique, produit avec facilité un car- 
bure transparent et cristallisé de formule C~La. Ce carbure est 
décomposable par l'eau, à la température ordinaire, en fournis- 
sant un mélange d'acétylène et de méthane accompagné de tra- 
ces d'éthylène. La proportion de méthane est un peu plus forte 
que celle fourme par le carbure de cérium. 

Au moment de sa destruction par l'eau, ce composé fournit 
aussi une très petite quantité de carbures liquides et solides. 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET DORURES 315 



G. — Carbure d'yttriumi. 

L'étude (les carbures d'yttrium et de thorium a été faite en 
collaboration avec M. Etard. 

Préparation de Vyttria. — Un certain nombre de minéraux 
tels que la g-adolinite, l'euxénite, la monazite, contiennent les 
terres rares du g-roupe de l'yttria. La méthode habituelle de 
traitement de ces terres rares consiste à attaquer le minéral 
pulvérisé par l'acide sulfurique, et à précipiter les oxydes par 
l'acide oxalique. 

Les oxalates sont lavés, puis grillés à 4oo° et attaqués cette fois 
par l'acide sulfurique étendu. La solution limpide est saturée 
de sulfate de potassium en cristaux. On sait que les sulfates dou- 
bles du g-roupe du cérium (lanthane, didyme) sont insolubles dans 
une solution de sulfate de potassium, tandis que les sulfates 
doubles du groupe de l'yttria, tels que l'erbium, l'holmium, etc., 
restent en solution dans le liquide. 

Quand ces solutions sulfatées ne présentent plus les bandes 
caractéristiques du néodyme et du praséodyme (ancien didyme), 
on peut être assuré que le cérium et le lanthane sont entiè- 
rement précipités. Les eaux-mères sont reprises par l'acide 
oxalique, et l'on obtient, sous forme d'oxalates, la totalité des 
terres rares du groupe de l'yttria renfermantl'erbium, l'holmium, 
le thulium, etc. 

Il s'agit de séparer l'yttria des autres oxydes et sur ce point 
nous proposons la méthode suivante : Ce mélange complexe des 
terres de l'yttria est neutralisé par l'acide sulfurique ; puis, on 
le précipite par du chroniate neutre de potassium en fraction- 
nant le précipité. Gomme nous avons eu soin de n'ajouter qu'une 
petite quantité de chromate alcahn, environ i/io de la quantité 



316 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



nécessaire, il se produit tout d'abord un chromate basique des 
terres rares, dans lequel prédominent l'erbium, l'holmium, le 
thulium et autres corps simples. Le précipité étant basique, 
la solution devient riche en chromate acide et prend une cou- 
leur, d'un beau rouge. Le magma, qui s'est déposé dans ces 
conditions ne tarde pas à cristalliser. On le sépare, on le lave 
avec facilité, et on le réduit en milieu acide par l'alcool, pour 
obtenir d'abord l'oxalate et enfin, par calcination, l'oxyde. 

Les eaux-mères de couleur rouge sont traitées à nouveau 
par i/io de chromate de potassium et additionnées en même 
temps d'une quantité d'ammoniaque suffisante pour ramener la 
neutralité, ce que l'on reconnaît à la coloration jaune de la 
liqueur. Un nouveau dépôt d'abord floconneux, mais bientôt 
cristallin se produit. En continuant méthodiquement cette opé- 
ration la dixième précipitation est formée de chromate basique 
d'yttria. La terre rare séparée ne fournit plus de bandes d'ab- 
sorption et son poids atomique est de 89. 

S'il en est besoin, on peut reprendre ces fractions en séries 
par la même méthode et, avec de la patience, on obtient aisé- 
ment des centaines de grammes d'yttria, exempte des bandes 
d'absorption du néodyme, du praséodyme, de l'erbium, de 
l'holmium, du thulium et du samarium. 

Ce procédé, plus rapide que ceux qui ont été indiqués jus- 
qu'ici, nous a fourni l'yttria employée dans ces recherches. 

Prèparalion du carbure d'yttrium. — L'yttria, en poudre 
très fine, est mélangée intimement avec du charbon de sucre, 
puis additionnée d'une petite quantité d'essence de térébenthine, 
de façon à former une pâte épaisse. Le tout est fortement com- 
primé, puis les fragments sont calcinés au four Perrot. 

Ce mélang-e est chauffé au four électrique dans un cylindre 
de charbon fermé à l'une de ses extrémités. La réduction de 



ÉTUDE DES CAUBURES, SILICIURES ET BORURES 317 

l'yUria, par le charbon, se produit à une température plus élevée 
que celle de l'oxyde de cérium. Avec 900 ampères et 5o volts, il 
est nécessaire de chauffer 5 à 6 minutes. Pendant la réduction, 
il se dégage des vapeurs métalliques qui brûlent à l'orifice du 
tube avec une flamme blanche teintée de pourpre. L'yttrium et 
le cérium fournissent des vapeurs métalliques dans les mêmes 
conditions à peu près que les métaux alcalino-terreux. 

Propriétés. — Le carbure d'yttrium C^Y, se présente en lin- 
gots bien fondus, friables, et présentant une cassure cristalline 
très nette. Au microscope, on distingue nettement des cris- 
taux jaunes, transparents, mélangés parfois de graphite. 

La densité du carbure d'yttrium prise dans la benzine à -f- 1 8° 
est de 4ji3. M. Petterson avait indiqué 4^18. 

Nous décrirons quelques propriétés nouvelles du carbure 
d'yttrium. 

Le fluor l'attaque à froid. Il brûle dans le chlore au-dessous 
du rouge sombre, en produisant une vive incandescence. Dans 
la vapeur de brome la réaction est identique. Le carbure 
d'yttrium brûle de même avec la plus grande facilité dans la 
vapeur d'iode, en produisant un iodure stable. 

Il brûle dans l'oxygène, dans la vapeur de soufre et dans celle 
du sélénium. 

Les acides concentrés l'attaquent difficilement. 

L'acide sulfurique, à froid, ne produit aucun dégagement 
gazeux, tandis qu'à chaud, il donne de l'acide sulfureux. 

L'eau le décompose à froid, en fournissant un oxyde hydraté 
blanc et un mélange de carbures d'hydrogène dont voici 

l'analyse : • 

1. 2. 

Acétylène 71,7 71,8 

Méthane 19,0 18,8 

Éthylène. 4,8 4,45 

Hydrogène 4,5 4,95 



318 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Les rapports des différents carbures g-azeux sont donc assez 
voisins de ceux fournis par le carbure de cérium. 

L'acétylène yprédomine et l'hydrogène s'y rencontre en petite 
quantité. 

Analyse. — La méthode analytique, employée dans ces recherches, a 
été décrite précédemment à propos du carbure de cérium ; elle nous a 
donné les chiffres suivants : 



Yttrium . 
Carbone 



1. 
78,5 


2. 

78,72 


ÏHEORIB 

pour C'Y 

78,76 


21,4 


21,55 


21,23 



H. — Garbure de thorium. 

Préparation de l'oxyde de thorium. — L'oxyde de thorium 
se retire de la thorite ou de sa variété la plus riche, l'orang-ite. 
Ces minéraux sont des silicates hydratés de thorium, renfermant 
du fer, de la chaux, les terres rares du groupe du cérium 
(lanthane, didyme) et celle du groupe de l'yttrium (erbium,etc. . .). 

Le minerai pulvérisé est traité par l'acide chlorhydrique bouil- 
lant. La solution des chlorures métalliques est précipitée ensuite 
par l'acide oxalique ; la thorine et les terres rares se déposent 
dans la solution acide. On les lave pour entraîner le fer, le 
calcium et le magnésium. Le mélange de ces oxalates est traité 
par une solution saturée d'oxalate d'ammoniaque, qui possède 
la propriété bien connue de dissoudre l'oxalate de thorium, sans 
toucher aux terres rares proprement dites. Le liquide filtré, puis 
traité par l'acide azotique, laisse déposer l'oxalate de thorium. 
On répète cette dissolution et cette précipitation jusqu'à ce que 
la terre soit absolument pure. 

Cet oxyde de thorium, mis en solution à 20 p. 100 d'oxyde, 
ne présente au spectroscope aucune bande d'absorption sur une 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 319 

longueur de 20 centim. Il est absolument blanc ; son poids 
atomique est de 282. Enfin, disposé sur une mèche incandes- 
cente, il ne fournit qu'une lumière blafarde sans éclat et de cou- 
leur lilas. On sait aujourd'hui que c'est la réaction la plus sen- 
sible de la thorine pure. 

Préparation du carbure. — Nous rappellerons tout d'abord 
que M. Troost (i) a obtenu au four électrique une fonte de tho- 
rium dont la composition se rapproche de la formule G~ Th. Cette 
fonte avait la propriété de s'altérer au contact de l'air humide 
en foisonnant. 

Pour obtenir le carbure cristallisé, nous avons chauffé au 
four électrique un mélang-e de 72 g-r. de thorine et 6 g-r. de 
charbon, agg-loméré en petits cylindres, ainsi que nous l'avons 
indiqué pour l'yttria. Avec un courant de 900 ampères et 
5o volts, la réduction s'accomplit en 4 minutes. 

Propriétés. — Le carbure de thorium pur G~ Th. se présente 
sous forme d'une matière homogène, bien fondue, à cassure cris- 
talline et se clivant avec facilité. Quand on le regarde au micros- 
cope, on voit qu'il est formé de petits cristaux jaunes transparents 
mélangés de quelques lamelles de g-raphite. 

La densité du carbure de thorium à -|- 18"' est de 8,96. 

L'action des hydracides sur ce composé est semblable à celle 
qu'ils exercent sur le carbure d'yttrium. 

Légèrement cliauffé, le carbure de thorium brûle dans l'oxy- 
gène avec un éclat éblouissant. Chauffé dans la vapeur de soufre, 
il fournit encore une très belle incandescence et laisse un sulfure 
de couleur foncée, attaquable par l'acide chlorhydrique, ce qui 
différencie ce composé de sulfure signalé par Chydenius. 

Dans la vapeur de sélénium, incandescence très vive au-des- 

(1) Troost. Sur la préparation du zirconiuin et du thoriuai. Comptes rendus^ t, CXVI, 
p. 1227, 1893, 



320 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



SOUS du rouge et formation d'un séléniure attaquable par l'acide 
chlorhydrique étendu, avec dégag-ement d'hydrogène sélénié. 

L'acide chlorhydrique gazeux attaque le carbure de thorium, 
au rouge sombre, avec incandescence et formation d'un chlorure 
paraissant peu volatil. 

Avec l'hydrogène sulfuré au rouge, la décomposition est 
lente et sans incandescence. 

Chauffé dans le gaz ammoniac vers 5oo°, le carbure de tho- 
rium dégage de l'hydrogène et le résidu, repris par la potasse 
fondue, fournit des vapeurs ammoniacales. Il s'est donc produit 
un azoture de thorium. 

Les acides concentrés ont peu d'action sur ce composé, tandis 
que les acides étendus l'attaquent avec rapidité. 

La potasse, le chlorate et l'azotate de potassium en fusion 
décomposent ce carbure avec incandescence. 

Le carbure de thorium, projeté dans l'eau froide, se décom- 
pose avec facilité, en fournissant un mélange gazeux qui nous 
a donné à l'analyse les chiffres suivants (i) : 

1. 2. 

Acétylène. 47,05 48,44 

Méthane 31,06 27,69 

Éthylène 5,88 5,64 

Hydrogène 16,01 18,23 

Nous avons constaté de plus, la formation d'hydrocarbures 
liquides et solides en petite quantité. 

(1) L'acétylène a été dosé par le chlorure cuivreux ammoniacal. Le résidu, traité sur 
la cuve à eau par le brome, a indiqué le volume du carbure éth^'lénique. Enfin la 
combustion eudiométrique du gaz restant, démontre s'il renferme ou non un mélange 
de carbures O^^H^n-j-s et d'hydrogène. Dans le cas de l'existence de l'hydrogène, on 
traite le gaz par l'alcool bouilli, on élimine les vapeurs d'alcool par l'acide sulfurique 
bouilli et l'on termine par une combustion eudiométrique du résidu, qui est formé 
d'hydrogène pur. 



ETUDE DES CARBURES, SILICIURES Et DORURES 32l 



Analyse. — Nous avons obtenu les résultats suivants 



Thorium . 
Carbone. 



1. 


2. 


TnÉORIR 

pour C" Th. 


89,70 


89,53 


90,62 


10,30 


10,47 


9,37 



En résumé, l'yUria, ainsi que M. Petterson l'a indiqué, fournit 
un carbure de formule G^Y. Ce carbure peut être obtenu en cris- 
taux transparents, décomposables par l'eau froide avec formation 
d'un mélang-e g-azeux riche en acétylène, contenant du méthane, 
de l'éthjlène, et une petite quantité d'hydrogène. Le thorium 
donne de môme un carbure cristallisé et transparent de for- 
mule G^Th qui, en présence de l'eau, produit aussi des carbures 
gazeux renfermant moins d'acétylène et plus d'hydrogène 
libre. » 



I. — Carbure d'aluminium. 

On ne connaissait jusqu'ici aucune combinaison du carbone 
et de l'aluminium. La solubilité du carbone dans ce métal 
avait même été mise en doute par plusieurs savants (i). 

Nous avons préparé au four électrique, de la façon suivante, 
un carbure d'aluminium de formule G'^Al^, très bien cristallisé. 

Préparation. — Pour obtenir ce nouveau composé, on se 
sert du four électrique à tube que nous avons décrit au début 
de cet ouvrage. Des nacelles de charbon assez épaisses^, rem- 
plies d'aluminium, sont placées dans le tube de charbon, qui 
est traversé par un courant d'hydrogène. Ghaque nacelle con- 

(1) D'après M. Mallet, l'aluminium ne se combine pas au carbone ; au contraire, 
M. Franck, par la calcination d'un mélange de noir de fumée et d'aluminium, aurait 
obtenu un métal qui fournissait par l'acide chlorhydrique de l'hydrogène souillé d'acé- 
tylène. 

FOUE ÉLECTRIQUE 21 



322 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



tient environ i5 à 20 gr. d'aluminium; on chauffe pendant 
cinq à six minutes avec une force de 3oo ampères et 65 volts. 
Le refroidissement se termine dans le courant d'iiydrog-ène, et 
l'on trouve les nacelles remplies d'une masse métallique de 
couleur grise, sur la surface de laquelle se rencontrent des 
sphères métalliques, qui se sont formées par suite d'une 
augmentation de volume au moment delà solidification. 

Dès que l'on casse le contenu de la nacelle, l'aluminium 
apparaît pailleté de cristaux brillants d'une belle couleur 
jaune. 

On obtient un aluminium qui présente le même aspect, lors- 
que l'on chauffe modérément ce métal, dans un creuset de char- 
bon, au four électrique ; seulement, dans cette dernière prépa- 
ration, les cristaux jaunes de carbure d'aluminium sont souillés 
par une petite quantité d'azote. En réduisant au four électrique 
un mélange de kaolin et de charbon, le résultat est identique. 
Il se dégage d'abondantes vapeurs et il reste un culot métal- 
lique présentant une cassure cristalline bien nette, de couleur 
jaune pâle. 

Pour séparer ce carbure de l'excès de métal, on divise le 
culot en fragments de i à 2 gr., et l'on attaque 2 à 3 gr. au plus 
par l'acide chlorhydrique concentré. Cette attaque se fait dans 
un tube à essai entouré d'eau g-lacée. Il est important, en effet, 
d'empêcher la température de s'élever, et d'opérer le plus rapi- 
dement possible, car l'eau, même froide, décompose le carbure 
d'aluminium, comme nous le verrons plus loin. 

Lorsque l'attaque s'arrête par suite de la formation de chlo- 
rure d'aluminium, j^eu soluble dans l'acide chlorhydrique, on 
lave à l'eau g-lacée, on décante le liquide, et l'on reprend le 
métal par une nouvelle quantité d'acide. Dès qu'il ne se dégage 
plus d'hydrogène, le résidu est lavé rapidement à l'eau froide, 



ÉTUDE DES CARBUHES, SILICIURES ET BORURES 323 



puis avec de l'alcool concentré, enfin avec de l'élher, et séché 
à l'éiuve. 

Pour que cette préparation soit bien faite, elle doit s'exécuter 
en trente minutes environ . On dispose une série de tubes à essai 
que l'on surveille tous en même temps. 

L'emploi de l'acide chlorhydrique moins concentré détermine 
une attaque beaucoup plus calme, mais aussi plus longue; il 
fournit un produit déjà très altéré. 

Propriétés. — Le carbure d'aluminium, préparé dans les 
conditions que nous venons d'indiquer, se présente en beaux 
cristaux jaunes, transparents, dont certains atteig-nent 5 à 6 
millim. de diamètre. Quelques cristaux ont la forme d'hexa- 
g'ones bien réguliers et possèdent une certaine épaisseur. Leur 
densité prise dans la benzine est de 2,36. La température la 
plus élevée que puisse fournir l'arc électrique les décompose. 

Le chlore attaque le carbure au rouge sombre avec incan- 
descence. Il se forme du chlorure d'aluminium et il reste un 
charbon lamellaire qui a conservé la forme des cristaux primi- 
tifs; c'est un carbone amorphe sans trace de graphite. Le 
brome est sans action sur ce carbure à la température ordi- 
naire, mais vers 700'^ l'incandescence se produit, il se fait du 
bromure d'aluminium et un résidu de carbone. L'iode ne 
paraît pas avoir d'action au rouge vif. 

L'oxygène, au rouge sombre, n'attaque le carbure d'alumi- 
nium que superficiellement; ce phénomène tient à ce que l'alu- 
mine, qui se forme dès le début de la réaction, recouvre le 
carbure d'une gaine protectrice. Au contraire, le soufre l'attaque 
à la même température avec un grand dég-agement de chaleur ; 
il se produit en quelques instants du sulfure d'aluminium et 
des traces de sulfure de carbone. La plus grande partie du 
charbon reste sous forme de minces lamelles. 



324 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



L'azote et le phosphore ne décomposent pas le carbure 
d'aluminium au rouge sombre. 

Certains oxydants attaquent ce carbure avec énerg"ie. Mé- 
langé avec du permanganate de potassium sec et lég-èrement 
chauffé, il produit une belle incandescence; il se forme de 
l'alumine et il se dég'age de l'acide carbonique. Le bichromate 
de potassium et l'acide chromique le brûlent lentement au roug-e 
sombre, l'oxyde puce de plomb et le massicot sont réduits avec 
incandescence, tandis que le chlorate et l'azotate de potassium 
sont sans action. 

Une solution de bichromate alcalin, additionnée d'acide sul- 
furique, l'attaque lentement à froid et à l'ébullition. L'acide 
nitrique fumant est sans action à froid ou à chaud, mais l'addi- 
tion d'une petite quantité d'eau détermine l'attaque qui se 
produit en quelques instants. 

L'acide chlorhydrique concentré n'attaque que très lentement 
ce carbure, tandis que l'acide étendu le dissout en quelques 
heures. L'acide sulfurique, concentré et bouillant, est réduit avec 
formation d'acide sulfureux; l'acide étendu réag-it surtout 
vers 100°. 

La potasse en fusion attaque ce carbure très énerg"iquement 
aune température voisine de 3oo°; au contraire, les carbonates 
alcalins, au rouge vif, ne produisent qu'une décomposition 
incomplète. 

La réaction la plus curieuse, que nous présente ce carbure 
d'aluminium, est la décomposition lente de l'eau qu'il produit à 
la température ordinaire. Nous avons démontré précédemment 
que les carbures alcalino-terreux cristallisés, de formule G'^Ga, 
se détruisaient au contact de l'eau en fournissant du gaz acé- 
tylène pur. Le carbure jaune d'aluminium, de formule C'^AF, 
se décompose en présence de l'eau en donnant du méthane GH^. 



ÉTUDE DES CARlîUnES, SILICIURES ET DORURES 325 

Il suffit de placer dans on tube, rempli de mercure, quelques 
cristaux de ce composé avec une petite quantité d'eau, pour voir 
le dégagement se produire. Après douze heures, o,i45 de ce 
carbure ont donné 7 '^•'5 de ce gaz, et après soixante-douze heu- 
res un volume de 35^*^5. La décomposition, pour être complète, 
demande dix à douze jours. La chaleur l'accélère, mais la 
lumière ne parait pas avoir d'effet. 

Cette réaction, d'après nos analyses, est exprimée par la for- 
mule : 

C^Al'' + 12H20 = 3GH'' + 2 [AP (OII)^] (1). 

Aiialyse. — L'analyse de ce carbure d'aluminium nous a présenté de 
nombreuses difficultés à cause de sa facile décomposition par l'eau. Si 
les échantillons obtenus ne sont pas absolument purs, ils contiennent 
de l'alumine hydraté, qui complique beaucoup le dosage. La formule 
C^Al'' exigerait théoriquement C = 24,6 et Al ^= 75,4. 

Dosage de Valuminium . — Nous avons employé deux méthodes pour 
doser l'aluminium : 

1° Un poids connu de ce carbure est abandonné quelques heures au 
contact de l'acide chlorhydrique étendu, jusqu'à dissolution complète. 
Si le corps est absolument pur, il n'y a pas de résidu, sinon, on peut 
filtrer pour séparer une petite quantité de carbone et de produits inso- 
lubles. Le liquide limpide renferme du chlorure d'aluminium; on l'éva- 
poré lentement, puis on le calcine avec précaution. Il ne reste que de 
l'alumine très légère qui donne par son poids la quantité d'aluminium 
que renferme le composé. 

Nous avons trouvé ainsi : 

Al pour 100 : 74,48 75,12. 

(]) D'après cette formule, 0,100 de carbure doivent donner 48"^''8 de méthane. Voici 
le détail de deux expériences : 

1° 0,070 ont donné Bl^^ô ; il faudrait théoriquement 32,6. 
2" 0,145 ont donné 69<'''l ; il faudrait théoriquement 70,90. 

Le gaz recueilli dans ces conditions est du méthane, ainsi que l'établit l'analyse 
suivante : volume primitif l'^'^ô, oxygène ajouté S'^'^Ô. Après détonation 7™1, contrac- 
tion 3'=''. Après potasse 5<'«6. Acide carbonique formé ^■<^5. 



326 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



2° Un poids donné de ce carbure d'aluminium, est attaqué par la 
potasse au creuset d'argent. On reprend le résidu par l'eau et la solu- 
tion est neutralisée par l'acide chlorhydrique que l'on maintient en très 
léger excès. Le liquide, porté à l'ébullition, est traité en liqueur étendue 
par l'hyposulfite de soude. Il se produit un précipité d'alumine et de 
soufre. Après filtration on calcine et l'on pèse. 

Al pour 100 : 74,7 74,9 75,7. 

Dosage du carbone. — Lorsque l'on traite le carbure d'aluminium 
par le chlore, tout le métal est entraîné sous forme de chlorure et il 
reste du charbon. Il est facile d'enlever l'excès de chlore retenu par le 
charbon, en chauffant ce dernier dans un courant d'hydrogène, puis de 
brûler le' carbone dans l'oxygène et de peser l'acide carbonique produit. 
Cette méthode nous a toujours donné des résultats trop faibles, même 
avec du chlore parfaitement desséché. Cela tient à ce que le chlore peut 
renfermer des traces d'oxygène et d'acide carbonique et à la présence 
d'une petite quantité d'alumine qui souille, le plus souvent, le produit; 
cette alumine mélangée au charbon, est attaquée par le chlore avec pro- 
duction d'oxyde de carbone. 

Le chiffre le plus rapproché que nous ayons trouvé par cette méthode 
était de 23,5, tandis que la formule C^AP exigerait 24,6. 

Le seul procédé qui nous ait donné des résultats comparables consiste 
à décomposer par l'eau, à la température ordinaire, un poids déterminé 
de carbure et à mesurer le volume du gaz méthane dégagé. De ce der- 
nier volume, il est facile de déduire le poids de carbone contenu dans le 
carbure d'aluminium. 

Nous avons trouvé ainsi : 

Carbone pour 100 24,2 24,7 24,8 

Conclusions. — En résumé, le carbone peut s'unir à l'alumi- 
nium pour fournir un carbure jaune cristallisé de formule 
G^Al^. Ce nouveau composé possède des propriétés réductrices 
bien marquées ; sa réaction la plus curieuse est de décomposer 
lentement l'eau, à la température ordinaire, en dég^ageant du 
méthane ou formène CH''. C'est le premier exemple d'une sem- 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET BORURES 327 

blable décomposition. Peut-être ce carbure intervient-il dans 
les phénomènes géologiques qui produisent depuis des siècles 
des dégagements de formène. 



J. — Carbure de manganèse. 

Dans les recherches calorimétriques que MM. Troost et 
Hautefeuille ont entreprises sur les carbures de fer et de man- 
ganèse, ces savants ont fait mention d'un carbure Mn^G qui 
se préparait au four à vent et qui, par refroidissement lent, four- 
nissait de véritables solides de clivage (i). 

Nous avons obtenu le même composé au four électrique et 
nous avons étudié sa décomposition en présence de l'eau. 

Préparation. — Pour avoir ce carbure, on chauffe un mélange 
de charbon de sucre et d'oxyde salin Mn^O^ pur, dans les 
proportions suivantes : oxyde de manganèse 200, charbon de 
sucre 5o. 

Il est utile d'opérer la réduction dans un tube de charbon, 
fermé à l'une de ses extrémités, à cause de la grande volatilité du 
manganèse à la température du four électrique. Avec un courant 
de 35o ampères et de 5o volts, la chauffe dure cinq minutes; 
avec 900 ampères et 5o volts, la réduction est presque instan- 
tanée. 

Propriétés. — Ce carbure, abandonné à l'air pendant plu- 
sieurs jours, se délite avec rapidité, ainsi que MM. Troost et 
Hautefeuille l'ont démontré. 

Sa densité est de 6,89 à -f 17°. Le fluor froid l'attaque en 
produisant mie belle incandescence et en donnant un fluorure de 

(1) Troost et Hautefeuille. Sur les fontes manganésifères. Comptes renclvs, 
t. LXXX, p. 909, 1875. 



328 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



coloration violacée, dont nous poursuivons l'étude. Le chlore le 
décompose à une température peu élevée et, aussitôt que l'incan- 
descence est commencée, elle se continue d'elle-même. 

Lég-èrement chauffé, il brûle dans l'oxyg-ène ainsi que dans le 
protoxyde et dans le bioxyde d'azote. 

Le g-az ammoniac réagit sur le carbure de manganèse, au 
rouge sombre, avec mise en liberté d'hydrogène et formation 
d'un azoture métallique. 

Les acides étendus attaquent facilement le carbure de manga- 
nèse ; l'acide chlorhydrique en particulier fournit alors des 
carbures d'hydrogène liquides, réaction analogue à celle étudiée 
anciennement par Cloëz avec la fonte de fer. 

L'acide chlorhydrique gazeux donne, au-dessous du rouge, du 
chlorure de manganèse et un dég-ag-ement d'hydrog"ène entraî- 
nant une petite quantité de gaz carbures. 

L'action de l'eau sur le carbure de manganèse nous intéressait 
tout particulièrement. Lorsque l'on met ce carbure sur la cuve 
à mercure, en présence d'un excès d'eau, il y a décomposition 
de cette dernière, formation d'un oxyde hydraté blanc et pro- 
duction d'un gaz brûlant avec une flamme peu éclairante. 

L'analyse de ce corps gazeux nous a démontré qu'il ne ren- 
fermait ni acétylène, ni éthylène et qu'il consistait en un mélange 
de méthane et d'hydrogène. En employant des carbures plus 
ou moins riches en carbone, et préparés à des températures plus 
ou moins élevées, la combustion eudiométrique nous a fourni 
les chiffres suivants : 

1. 2. 3. 

Méthane 51,00 51,32 50,60 

Hydrogène 49,00 48,68 49,40 

Lorsque ce carbure renferme un excès de mang-anèse métal- 
lique, ce dernier corps décompose l'eau et l'on obtient une plus 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET DORURES 329 



grande quantité d'hydrogène. Un semblable échantillon (i) 
nous a donné en effet les chiffres suivants : 

Méthane 43,57 

Hydrogène , 56,43 

Le carbure, bien saturé de carbone, donne toujours à peu 
près le même [rapport de méthane et d'hydrog-ène. De plus, on 
ne rencontre pas de carbures liquides ou solides dans l'eau qui 
a servi à cette décomposition. 

En pesant le carbure mis en expérience, et en mesurant les 
gaz dég-agés, il nous a été possible d'établir la formule de la 
réaction qui est la suivante (2) : 

CMn3 4- 6H20 = 3 [Mn (OH)^] + CH'' + IP. 

Ayialyse. — Le dosage du carbone, en tenant compte du graphite que 
renfermait le composé, et le dosage du manganèse nous ont fourni les 
chiffres suivants pour Mn = 55 : 

1. 

Manganèse 93,5 

Carbone 6,5 

Conclusions. — Le carbure CMn^, découvert par MM. Troost 
et Hautefeuille, peut se produire entre i5oo" et 3ooo°. Lorsqu'il 
est pur, il décompose l'eau à la température ordinaire en don- 
nant un mélange à parties égales de méthane et d'hydrog"ène. 
Cette réaction se produit suivant une formule simple. 

(1) Ce carbure de manganèse avait été préparé au four à vent. 

(2) Nous avons décomposé par l'eau 0s''585 de carbure de manganèse à 2,3 de 
graphite, ce qui donne seulement 0,5726 de carbure Mu'^C. Nous avons recueilli à la 
pression de 761"'" et à la température de -(- 12" un volume de 136'=<'. Ce gaz renfermait 
51 p. 100 de méthane, soit 69™3. Ramené i\ 0° et à 760° ce volume devient GG""!! ; il 
contient 0,0351 de carbone. D'après la formule ci-dessus, on aurait dû obtenir 72™4 de 
méthane, c'est-à-dire 0,0388 de carbone, chiffre voisin de celui que nous avons trouvé. 
Cette expérience vérifie donc notre équation. 



2. 


THEORIE 

Mn3C. 


93,22 


93,23 


6,78 


6,77 



330 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



K. — Carbure d'uranium. 

L'oxyde d'uranium, préparé par l'industrie, renferme, comme 
impuretés, une petite quantité de fer, et une proportion notable 
de métal alcalin. En réalité, c'est une combinaison variable 
d'oxyde d'urane avec la soude, la potasse ou l'ammoniaque. 

L'oxyde commercial est mis en solution dans l'acide nitrique 
pur, et le sel obtenu est soumis à deux cristallisations succes- 
sives; les cristaux essorés sont mis en solution dans l'éther 
(méthode de Pélig-ot) (i) et le mélang-e est distillé au bain-marie 
après avoir été additionné de son volume d'eau. Cette distilla- 
tion s'effectue dans un appareil de verre. L'addition de l'eau a 
pour but d'éviter une réaction très vive, qui se produit à la fin 
de l'opération, avec projection d'une partie du liquide, par suite 
d'un dég-ag-ement brusque de vapeurs rutilantes. 

La solution aqueuse d'azotate d'uranium est évaporée à siccité. 
Le résidu après calcination est entièrement formé d'oxyde 
jaune d'uranium. Une nouvelle calcination de deux heures, au 
four Perrot, l'amène à l'état d'oxyde vert que l'on utilise direc- 
tement pour la préparation du carbure. 

Préparation. — L'oxyde vert d'uranium est mélangé avec 
du charbon de sucre en poudre fine, dans les proportions sui- 
vantes : 

Oxyde d'uranium 500 gr. 

Charbon de sucre 60 » 

Le mélange (environ 800^'') disposé dans un creuset de char- 
bon, est chauffé au four électrique pendant huit à dix minutes, 

(1) PÉLIGOT. Kecherches sur Furanium. Ann. de climie et de j)hys., 3" série, t. V, 
p. 7, 1842. 



ÉTUDE DES CAliBURES, SILICIURES ET 150HURES 331 

avec un courant de 900 ampères et 5o volts. Cinq minutes envi- 
ron après le début de l'expérience, la réduction se produit et de 
brillantes étincelles s'échappent du four. Quelques minutes plus 
tard les étincelles disparaissent, et il reste dans le creuset le 
carbure d'uranium liquide qu'on laisse se solidifier et se refroi- 
dir dans le four électrique. 

Propriétés. — Ce carbure se présente sous forme de frag- 
ments denses, d'aspect métallique, à cassure cristalline rappelant 
la couleur du bismuth. Il est plus ou moins riche en graphite 
provenant en partie du carbone emprunté au creuset. Les frag- 
ments examinés au microscope sont nettement cristallisés, réflé- 
chissent vivement la lumière et présentent parfois des surfaces 
carrées régulières. Sa densité, prise à 18" dans la benzine, est 
de 1 1,28. 

Sa dureté n'est pas très grande ; il raye le verre et le cristal de 
roche et ne raye pas le corindon ; frappé avec un corps dur, il 
fournit comme l'uranium métallique, de brillantes étincelles. 
Pulvérisé au mortier d'agate, sans précaution, il prend feu et la 
combustion se continue. 

Le fluor, à froid, n'a pas d'action sur lui; mais légèrement 
chauffé, il brûle dans ce g-az avec un vif éclat. Le chlore l'atta- 
que à 350° avec incandescence, en fournissant un chlorure d'ura- 
nium volatil. 

Le brome réagit à 890° en produisant une faible incandes- 
cence. Enfin l'iode l'attaque sans incandescence au-dessous du 
rouge. Avec ce dernier corps simple, le carbure d'uranium 
fournit une masse agglomérée, peu volatile, et qui est soluble 
dans l'eau, à laquelle elle donne une coloration verte. 

Le carbure d'uranium brûle avec éclat dans l'oxygène à 870°. 
La réaction, commencée en un point, se propage dans toute la 
masse, sans qu'il soit nécessaire de chauff'er. Il se dégage en 



332 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



abondance de l'acide carbonique, et il reste un oxyde d'un noir 
violacé fournissant une trace verte sur la porcelaine. Avec 
l'azotate ou le chlorate de potassium en fusion, il se produit une 
vive incandescence avec formation d'uranate alcalin. 

Le carbure d'uranium brûle dans la vapeur de soufre, avec 
incandescence, à la température de fusion du verre. Il se forme 
du sulfure d'uranium et du sulfure de carbone. 

Le sélénium réagit à une température plus basse que le soufre. 
L'incandescence est assez vive, et il reste un séléniure d'uranium. 

L'azote attaque le carbure d'uranium à i ioo° ; mais la trans- 
formation en azoture est incomplète. Le résidu traité, par la 
potasse, dégage nettement de l'ammoniaque. A 870°, dans le 
bioxyde d'azote, le carbure d'uranium devient incandescent et 
laisse un résidu noir de composition complexe. 

Les acides chlorhydrique, sulfurique et azotique étendus l'at- 
taquent lentement à froid, en fournissant une solution verte pour 
les premiers et jaune pour le dernier. 

Les acides concentrés, sauf l'acide nitrique, n'ag-issent que 
difficilement à froid. Au contraire, en chauffant, la décomposi- 
tion est rapide. 

L'acide chlorhydrique gazeux réagit vers 600" avec incandes- 
cence. Il se produit un chlorure qui donne, avec l'eau, une solu- 
tion brune instable. L'hydrogène sulfuré, à la même tempéra- 
ture, fournit un sulfure d'uranium. 

Le gaz ammoniac donne, au rouge, un azoture sans que la 
décomposition soit complète. 

Mais la réaction la plus curieuse que nous présente ce nou- 
veau composé est fournie par son action sur l'eau. 

Lorsque l'on met des fragments de carbure d'uranium en 
présence de l'eau à la température ordinaire, il se produit len- 
tement un dégagement gazeux, qui s'accélère si la quantité d'eau 



ÉTUDE DES CARBUBES, SILICIURES ET BORUftES 333 

est faible ou si la température augmente légèrement. Lorsque 
l'on opère à l'abri de l'air, il se fait en même temps un hydrate 
d'oxyde d'uranium de couleur verte. Au contact de l'air cet 
oxyde prend une teinte d'un gris foncé presque noir. 

Le gaz, dégagé par le carbure d'uranium, n'est pas formé par 
un seul carbure d'hydrogène. Soumis à l'analyse, il nous a pré- 
senté la com230sition suivante : 

1. 2. 

Acétylène 0,17 0,72 

Éthylène 6,77 5,16 

Méthane 78,05 80,60 

Hydrogène.. 15,01 13,52 

On obtient donc ici un mélange complexe de carbures d'hy- 
drogène gazeux, et, si l'on totalise tout le carbone recueilli 
ainsi, d'un poids donné de carbure d'uranium, on s'aperçoit 
bien vite qu'il manque environ les deux tiers du poids de 
carbone qui est entré en combinaison avec l'uranium. La décom- 
position étant complète, nous fûmes alors conduit à épuiser, par 
l'étherpur, l'eau qui avait été employée pour cette réaction. En 
reprenant cet éther et en le distillant, nous avons obtenu tout 
notre carbone manquant, sous forme d'un mélange abondant de 
carbures liquides et solides. 

Après évaporation de l'éther, le liquide a été distillé de 70° à 
200° ; il est resté dans l'appareil un résidu bitumineux. Le liquide 
distillé est riche en carbures d'hydrogène. Nous en poursuivons 
l'étude, mais nous pouvons indiquer déjà qu'il renferme des 
carbures non saturés, car il réduit le nitrate d'argent ammo- 
niaco-potassique en argentant, avec facilité, le tube à essai dans 
lequel se fait l'expérience. 

Cette réaction ne peut être attribuée à une aldéhyde, car ce 
liquide ne colore pas la fuchsine sulfureuse. 



334 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



La vapeur d'eau, au rouge sombre, décompose ce carbure avec 
incandescence en fournissant un oxyde noir et un dégag-ement 
d'acide carbonique . 

Analyse. —Dosage du carbone total. — Le carbone total a été 
dosé, soit par attaque au chlore, soit par combustion directe. 

Les chiffres trouvés par la première méthode ont toujours été un peu 
forts; la combustion du carbone obtenu, après l'attaque du chlore, lais- 
sait un résidu de 2 à 3 p. 100. 

Les chiffres obtenus par ce procédé sont les suivants : 

Cakbure a. 1. 2. 3. 4. 

Résidu après chlore 
puis calcination dans 
l'hydrogène 12,062 13,009 11,781 10,475 

Résidu après combus- 
tion dans l'oxygène. 2,670 3,036 2,382 1,550 



Carbone brûlé (par diff.). 9,392 9,973 9,399 8,925 

En employant la deuxième méthode, le carbure brûle facilement dans 
l'oxygène et d'une façon complète en donnant de l'oxyde vert d'uranium 
et de l'acide carbonique. Ce procédé a l'avantage de donner, sur le même 
échantillon, la teneur en uranium et en carbone. 

L'acide carbonique recueilli dans la potasse et pesé, a donné : 

Cabbuhe a. Caeburs B. 

1. 2. 

Carbone total. . 8,67 9,02 8,38 

Dosage du carbone combiné et du graphite. — Le carbone 
combiné a été dosé par différence, en retranchant le poids du graphite 
de celui du carbone total. 

Le graphite a été analysé : 

1° Par attaque du carbone provenant du traitement au chlore, au 
moyen de l'acide azotique bouillant et pesé sur filtre taré : 

Caebure a. Cakbuee C. 

Graphite 1,3 1,1. 1,2 1,08 



ÉTUDE DES CARBURES, SILICIURES ET DORURES 335 



2° Le carbure a été attaqué par l'acide clilorliydrique étendu bouil- 
lant, et le graphite recueilli sur un filtre taré ou sur du coton de verre. 
Dans ce dernier cas, il a été brûlé et pesé à l'état d'acide carbonique, 

CAEBtTRB A. Carbure B. 

Graphite (sur filtre taré) ' 1,6 » 

Graphite (par combustion) 1,58 1.6 

Dosage de l'uranium. — La méthode de précipitation de l'ura- 
nium par l'ammoniaque a fourni des chiffres un peu faibles; les meil- 
leurs résultats ont été obtenus en brûlant directement le carbone dans 
l'oxygène et en pesant le résidu, après calcination dans un courant d'hy- 
drogène. 

Carbure A. Carbure B. Carbure C. 
1. 2. 

Uranium pour 100 90,3 91,1 91,3 91,13 

Dosage de l'azote. — Les échantillons de carbures, préparés au 
four électrique, renfermaient tous une petite quantité d^azote facile à 
déceler au moyen de la potasse fondue. Cet azote a été dosé en volume 
par la méthode de Dumas . 

Azote pour 100 0,4 à 0,2. 

Csilcium. — Quelques échantillons, lorsque la chauffe a été trop pro- 
longée, contenaient de 0,1 à 0,2 de calcium. 11 est vraisemblable que 
c'est à ce calcium, combiné à du carbone, que nous devons le dégage- 
ment d'acétylène. 

En tenant compte de l'azote etdu graphite, on obtient, comme rapport 
entre les quantités de carbone combiné et d'uranium, les nombres sui- 
vants : 

Al. 

Carbone combiné 7,6 

Uranium 92,4 



') 



A2. 


A3. 


Théorie 


7,5 


0,9 


6,97 


92,5 


93,1 


93,02 



Ce qui correspond à la formule C'^Ur'^ pour Ur := 240 et C'^Ur '' pour 
Ur = 120. 

Dans de nouvelles expériences, faites dans un tube de charbon fermé 
à l'une de ses extrémités et traversé d'une façon continue, par un cou- 



336 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



rant d'hydrogène, nous avons pu préparer un carbure d'uranium pur 
exempt d'azote, donnant à l'analyse les chiffres suivants : 

1. 2. 

Carbone combiné 7,20 7,16 

Uranium 92,86 92,79 

En résumé, l'uranium chauffé au four électrique, en présence 
d'un excès de carbone fournit un carbure défini et cristallisé de 
formule G^Ur^. 

Ce nouveau corps se décompose au contact de l'eau froide et 
donne^ environ, le tiers de son carbone sous forme d'un carbure 
g-azeux riche en méthane. L'autre partie du carbone produit un 
mélange de carbures liquides et solides et des matières bitumi- 
neuses. Il est vraisemblable que cette réaction complexe tient 
à des phénomènes de polymérisation, analogues à ceux que 
M. Berthelot a décrits, dans ses recherches sur la décomposition 
pyrogénée des carbures d'hydrogène. 

La présence de l'hydrogène dans le mélang-e g-azeux peut être 
due, d'un autre côté, à l'action secondaire d'un oxyde d'ura- 
nium hydraté qui doit être un puissant réducteur. Pélig"ot a 
démontré autrefois, en effet, que le protoxyde d'uranium 
anhydre était très avide d'oxyg-ène, puisqu'il était pyrophorique 
et qu'il existait un sous-oxyde qui avait la propriété de décom- 
poser l'eau. 

On voit donc, par ces expériences, que la réaction de cer- 
tains carbures sur l'eau froide peut être assez complexe. Cette 
décomposition nous a semblé d'autant plus curieuse qu'elle per- 
met d'obtenir les carbures d'hydrog^ène gazeux, liquides et 
solides, points de départ des composés org-aniques, par la 
simple action de l'eau, à la température ordinaire, sur un car- 
bure métallique. 



::^ 



CLASSIFICATION DES CARBURES 
Nouvelle théorie de la formation des pétroles. 

Je résumerai dans ces conclusions l'ensemble de mes recher- 
ches sur la classe nouvelle des carbures métalliques. 

A la haute température du four électrique, un certain nombre 
de métaux tels que l'or, le bismuth et l'étain, ne dissolvent pas 
de carbone. 

Le cuivre liquide n'en prend qu'une très petite quantité, suf- 
fisante déjà pour changer ses propriétés et modifier profon- 
dément sa malléabilité. 

L'arg-ent, à sa température d'ébullition, dissout une petite 
quantité de charbon qu'il abandonne ensuite par refroidisse- 
ment, sous forme de graphite. 

Cette fonte d'arg-ent, obtenue à très haute température, pré- 
sente une propriété curieuse : celle d'augmenter de volume en 
passant de l'état liquide à l'état solide. Ce phénomène est ana- 
log"ue à celui que nous rencontrons dans le fer. 

L'argent et le fer pur diminuent de volume en passant de l'état 
liquide à l'état solide. Au contraire, la fonte de fer et la fonte 
d'arg-ent, dans les mêmes circonstances, aug-mentent de volume. 

L'aluminium possède des propriétés identiques. 

Les métaux du platine, à leur température d'ébullition, dis- 
solvent le carbone avec facilité et l'abandonnent sous forme de 
g-raphite avant leur solidification. Ce graphite est foisonnant. 

Un grand nombre de métaux vont, au contraire, à la tempéra- 
ture du four électrique, produire des composés définis et cristal- 
lisés. 

KOUR ÉLECTRIQUE. 22 



338 LE POUR ÉLECTRIQUE 



Par l'action des métaux alcalins sur un courant de gaz acé- 
tylène, M. Berthelot a préparé les carbures de potassium (i) et 
de sodium. 

En chauffant un mélange de lithine ou de carbonate de lithine 
et de charbon dans mon four électrique^ j'ai pu obtenir, avec 
facilité, le carbure de lithium en cristaux transparents, déga- 
geant par kilogramme 587^'' de gaz acétylène pur. 

De même en chauffant dans mon four électrique un mélange 
d'oxyde et de charbon^ j'ai pu, le premier, obtenir par une mé- 
thode générale, à l'état pur et cristallisé et par notables quan- 
tités, les carbures de calcium (2), de baryum et de strontium. 

Tous ces carbures se détruisent au contact de l'eau froide 
avec dégagement d'acétylène. La réaction est complète, le gaz 
obtenu est absolument pur. Les trois carbures alcalino-terreux 
répondent à la formule G'R et le carbure de lithium à la formule 

La préparation industrielle de l'acétylène est fondée sur cette 
réaction. 

Un autre type de carbure cristallisé en lamelles hexagonales, 
transparentes, de i*^'" de diamètre, nous est fourni par l'alu- 
minium. Ce métal, fortement chauffé au four électrique, en pré- 
sence de charbon, se remplit de lamelles jaunes de carbure, que 
l'on peut isoler par un traitement assez délicat au moyen d'une 
solution d'acide chlorhydrique étendu, refroidie à la tempéra- 
ture de la glace fondante. 

Ce carbure métallique est décomposé par l'eau, à la tempé- 
rature ordinaire, en fournissant de l'alumine et du gaz méthane 
pur. Il répond à la formule C^AP^ 

(1) Berthelot. Sur une nouvelle classe de radicaux métalliques composés. Ami. de 
chimie et de physique, t. IX, p. 384, 1866. 

(2) Les carbures de calcium et de baryum avaient été obtenus auparavant à l'état 
de poudres noires amorphes et très impures. 



CLASSIFICATION DES CARBURES 339 

M. Lebeau (i)aoblenu, dans les mêmes conditions, Iccarbure 
de g-lucinium qui, lui aussi, fournit à froid avec l'eau un déga- 
gement de méthane pur. 

Les métaux de la cérite vont nous donner des carbures cris- 
tallisés, dont la formule sera semblable à celle des carbures 
alcalino-terreux G^R. 

Nous avons étudié spécialement la décomposition par l'eau 
des carbures de cérium G^Ge, de lanthane G^La, d'yttrium G^Yt 
et de thorium G^Th'^ (2). 

Tous ces corps décomposent l'eau et fournissent un mélange 
gazeux, riche en acétylène et contenant du méthane. Avec le 
carbure de thorium, l'acétylène diminue et le méthane augmente. 

Les premières expériences, entreprises sur le fer, ne nous ont 
jamais donné de composés cristallisés. Par le refroidissement 
lent d'une fonte saturée de carbone à 35oo°, le fer n'a pas fourni 
de combinaison définie. Il n'en est plus de même dans le cas 
d'un refroidissement brusque ; il est possible alors d'obtenir un 
carbure cristallisé. 

On sait depuis longtemps, grâce aux recherches de MM. Troost 
et Hautefeuille, que le manganèse produit un carbure GMn^. Ge 
carbure peut être préparé avec la plus grande facilité au four 
électrique et, au contact de l'eau froide, il se décompose, en 
donnant un mélange à volumes égaux de méthane et d'hydro- 
gène. 

Le carbure d'uranium G^Ur^, que j'ai obtenu par les mêmes 
procédés, m'a présenté une réaction plus complexe. Ge car- 
bure très bien cristallisé et transparent lorsqu'il est en lamelles 
minces, se détruit au contact de l'eau et fournit un mélange 

(1) Lebeau. Préparation du carbure de glucinium. Cuvqjtes rendus, t. CXXI, p. 496. 

(2) MoisSAN et Etard. Sur les carbures d'yttrium et de thorium. Comptes résidus, 
t. CXXII, p. 573. 



340 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



g-azeux qui contient une grande quantité de méthane, de 
l'hydrogène et de l'éthylène. 

Mais le fait le plus intéressant présenté par ce carbure est le 
suivant : L'action de l'eau froide ne dégag-e pas seulement des 
carbures g-azeux ; il se produit en abondance des carbures 
liquides et solides. Les deux tiers du carbone de ce composé se 
retrouvent sous cette forme. 

Les carbures de cérium et de lanthane, par leur décompo- 
sition par l'eau, nous ont fourni de même, bien qu'en quantité 
moindre, des carbures liquides et solides. 

L'ensemble de ces carbures, décomposables par l'eau à la 
température ordinaire, avec production d'hydrogènes carbonés, 
constitue une première classe de composés de la famille des 
carbures métalliques. 

La deuxième classe sera formée par des carbures ne décom- 
posant pas l'eau à la température ordinaire, tels que les car- 
bures de molybdène CMo^, de tung-stène GTg-, de chrome 
CCr* et C2 Gr3. 

Ces derniers composés sont cristallisés, non transparents, à 
reflets métalliques. Ils possèdent une grande dureté et ne 
fondent qu'à une température très élevée. Nous avons pu les 
préparer tous au four électrique et nous avons donné le détail 
de ces expériences, ainsi que toutes les analyses, dans les cha- 
pitres précédents. 

Les métalloïdes vont nous fournir aussi, avec le carbone, 
à la température du four électrique, des composés cristallisés 
et définis. Nous citerons, par exemple, le carbure de silicium 
obtenu à l'état amorphe par M. Schutzenberg'er (i) et préparé 
ensuite en beaux cristaux par M. Acheson; le carbure de titane 
GTi, dont la dureté est assez grande pour permettre de tailler 

(1) SCHUTZENBERGEE. Comptes rendus, t. CXIV, p. 1089. 



CLASSIFICATION DES CARBURES 341 



le diamant tendre ; le carbure de zirconium GZr (i) le carbure 
de vanadium GVa. 

Un fait g-énéral se dégage des nombreuses recherches que 
j'ai entreprises au four électrique. Les composés, qui se pro- 
duisent à haute température, sont toujours de formule très 
simple et, le plus souvent, il n'existe qu'une seule combinaison. 

La réaction qui nous a paru la plus curieuse dans ces recher- 
ches est la production facile de carbures d'hydrog-ène g-azeux, 
liquides ou solides, par l'action de l'eau froide sur certains de 
ces carbures métalliques. Il nous a semblé que ces études pou- 
vaient présenter quelque intérêt pour les g-éolog-ues. 

Les dégagements de méthane, plus ou moins pur, qui se 
rencontrent dans certains terrains et qui durent depuis des 
siècles, pourraient avoir pour origine l'action de l'eau sur le 
carbure d'aluminium. 

Une réaction du même ordre peut expliquer la formation des 
carbures liquides. 

On sait que les théories relatives à la formation des pétroles 
sont les suivantes : i" production par la décomposition de 
matières organiques animales ou vég-étales ; 2° formation des 
pétroles par réactions purement chimiques ; théorie émise pour 
la première fois par M. Berthelot (2) et qui a fait le sujet d'une 
importante publication de M. Mendeleef; 3° production de 
pétroles par suite de phénomènes volcaniques_, hypothèse indi- 
quée par de Humboldt dès i8o4. 

En partant de 4*^°' de carbure d'uranium, nous avons obtenu^ 
dans une seule expérience, plus de looS"" de carbures liquides. 

Le mélange ainsi obtenu est formé, en grande partie, de car- 

(1) MoisSAN et Lengfeld. Sur un nouveau carbure de zirconium. Comptes rendus, 
t. CXXII, p. G51. 

(2) Berthelot. Sur l'origiae des carbures et des combustibles minéraux. Ann. de 
cMiii. et dephys. (4), t. IX, p. 481, 1866. 



342 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



bures éthyléniqiies et en petite quantité de carbures acétylé- 
niques et de carbures saturés. Ces carbures prennent naissance 
en présence d'une forte proportion de méthane et d'hydrogène 
à la pression et à la température ordinaire, ce qui nous amène 
à penser que, quand la décomposition se fera à une température 
plus élevée, il ne se produira que des carbures saturés analogues 
aux pétroles. 

M. Berthelot a établi, en effet, que la fixation directe de 
l'hydrogène sur un carbure non saturé, pouvait être produite par 
l'action seule delà chaleur. 

L'existence de ces nouveaux carbures métalliques, destruc- 
tibles par l'eau, peut donc modifier les idées théoriques qui ont 
été données jusqu'ici pour expliquer la formation des pétroles. 

Il est bien certain que nous devons nous mettre en garde 
contre des généralisations trop hâtives. 

Vraisemblablement, il existe des pétroles d'origines différentes. 
A Autun, par exemple, les schistes bitumineux paraissent bien 
avoir été produits par la décomposition de matières organiques. 

Au contraire, dans la Limagne, l'asphalte imprègne toutes 
les fissures du calcaire d'eau douce aquitanien, qui est bien 
pauvre en fossiles. Cet asphalte est en relation directe avec les 
filons depépérite (tufs basaltiques), par conséquent en relation 
évidente avec les éruptions volcaniques de la Limagne. 

Un sondage récent, fait à Riom à 1200™ de profondeur, a 
produit l'écoulement de quelques litres de pétrole. La formation 
de ce carbure liquide pourrait, dans ce terrain, être attribuée 
à l'action de l'eau sur les carbures métalliques. 

Nous avons démontré, à propos du carbure de calcium, dans 
quelles conditions ce composé peut se brûler et donner de l'acide 
carbonique. 

Il est vraisemblable que dans les premières périodes géolo- 



CLASSIFICATION DES CAKBUnES 343 



giques de la Terre, la presque totalité du carbone se trouvait 
sous forme de carbures métalliques. Lorsque l'eau est interve- 
nue dans les réactions, les carbures métalliques ont donné des 
carbures d'hydrogène et ces derniers, par oxydation de l'acide 
carbonique. 

On pourrait peut-être trouver un exemple de cette réaction 
dans les environs de Saint-Nectaire. Les granits, qui forment, en 
cet endroit, la bordure du bassin tertiaire, laissent échapper d'une 
façon continue et en grande quantité du gaz acide carbonique. 

Nous estimons aussi, que certains phénomènes volcaniques 
pourraient être attribués à l'action de l'eau, sur des carbures 
métalliques facilement décomposables. 

Tous les géologues savent que la dernière manifestation d'un 
centre volcanique consiste dans des émanations carburées très 
variées, allant de l'asphalte et du pétrole au terme ultime de 
toute oxydation, à l'acide carbonique. 

Un mouvement du sol, mettant en présence l'eau et les car- 
bures métalliques, peut produire un dégagement violent de 
masses gazeuses. En même temps que la température s'élève, 
les phénomènes de polymérisation des carbures interviennent 
pour fournir toute une série de produits complexes. 

Les composés hydrogénés du carbone peuvent donc se pro- 
duire tout d'abord. Les phénomènes d'oxydation apparaissent 
ensuite et viennent compliquer les réactions. En certains endroits, 
une fissure volcanique peut agir comme une puissante cheminée 
d'appel. On sait que la nature des gaz recueillis dans les fume- 
rolles, varie suivant que l'appareil volcanique est immergé dans 
l'océan, ou baigné par l'air atmosphérique. A Santorin, par 
exemple, M. Fouqué a recueilli de l'hydrogène libre dans les 
bouches volcaniques immergées, tandis qu'il n'a rencontré que 
de la vapeur d'eau dans les fissures aériennes. 

L'existence de ces carbures métalliques si faciles à préparer 



344 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



aux hautes températures, et qui vraisemblablement doivent se 
rencontrer dans les masses profondes du giobe (i), permettrait 
donc d'expliquer, dans quelques cas, la formation des carbures 
d'hydrog-ène g-azeux, liquides ou solides, et pourrait être la cause 
de certaines éruptions volcaniques. 



Siliciures. 

La nouvelle méthode, qui nous a permis d'obtenir les carbures 
métalliques définis et cristallisés, peut s'appliquer de même à 
la préparation des siliciures. Ces composés étaient mal déter- 
minés et peu connus jusqu'ici. 

Nous donnerons comme exemple de cette étude l'action 
exercée par le silicium sur le fer, le chrome et l'arg-ent ; ces trois 
métaux ayant été choisis plus spécialement après quelques 
recherches préliminaires. 

A. — Siliciure de fer. 

Les recherches sur les fontes siliciées ont été assez nom- 
breuses, mais il existe peu de travaux sur le siliciure de fer 
cristallisé. Par l'action du chlorure de silicium sur le fer porté 
au roug"e, Frémy à obtenu des cristaux de siliciure de formule 
SiFe(2). ■ . 

Hahn (3) a indiqué l'existence d'un siliciure amorphe, Si Fe^ 
qui, traité par l'acide fluorhydrique, abandonne un résidu soyeux 
cristallin de Si Fe. 

(1) La différence entre la densité moyenne de la terre et celle de la couche super- 
ficielle semble indiquer l'existence d'une masse centrale riche en métal. 

(2) Encyclopédie chimique de Feémy, article Fer. 

(3) Hahn. Recherches chimiques sur les produits de la dissolution de la fonte dans 
les acides. Annalen der Chemie und Pharmacie, t. CXXIV, p. 57. 



SILICIURES 345 



Enfin, nous rappellerons l'étude thermochimique de MM. Troosl 
et Haute feuille sur les fontes siliciées (i). 

Nous avons pu obtenir un siliciure de fer cristallisé par union 
directe du fer et du silicium, soit dans un four à réverbère 
chauffé avec du charbon de cornue, soit au four électrique. 

Préparation. — i" On dispose, dans une nacelle de porce- 
laine, une brasque de silicium cristallisé, représentant environ le 
i/io du poids du métal employé. Sur ce silicium, on dispose un 
cylindre de fer doux et la nacelle est placée dans un tube de 
porcelaine que traverse un courant lent d'hydrog-ène pur et sec. 
On chauffe au moyen du charbon de cornue, à une température 
qui amène une lég-ère déformation du tube, mais qui est infé- 
rieure, ainsi que l'on s'en est assuré dans une expérience préli- 
minaire, à la température de fusion du fer doux. 

On obtient, après la chauffe, un lingot blanc d'arg-ent, dur et 
cassant, qui est formé par un siliciure de fer cristallisé, empâté 
dans un excès de métal. 

Dans cette expérience, où deux corps solides, le silicium et le 
fer, sont portés à une température de 1200° environ, bien infé- 
rieure à leur point de fusion, il s'est produit un lingot métallique 
fondu. Cela tient, pensons-nous, à la tension de vapeur du sili- 
cium solide^ qui permet à ce métalloïde de s'unir au fer et de four- 
nir un siliciure plus fusible que le métal. Nous avons constaté 
déjà de semblables phénomènes avec le bore, et nous pensons 
qu'on peut donner la même explication pour le cheminement du 
carbone dans le fer. A cette température de 1200° le silicium, 
le bore, le carbone ont déjà une tension de vapeur qui, bien 
que très faible, leur permet de donner, avec le fer, et avant son 
point de fusion, des composés solides ou liquides. 

(1) Troost et Hautefeuille. Étude calorimétrique des siliciures de fer et de 
manganèse. Comptes rendus, t. LXXXI, ja. 2(51. 



346 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



2° On place, dans le creuset (i) du four électrique, 400^"^ 
de fer doux en petits cylindres et 4o^'' de silicium cristallisé. On 
chaufFe quatre minutes avec un courant de 900 ampères et 
5o volts. L'expérience doit être faite rapidement, afin d'éviter 
la formation du siliciure de carbone. 

Si l'on aug-mente les proportions de silicium, le culot obtenu 
devient difficilement attaquable par les acides, et il est' presque 
impossible de séparer le siliciure formé. 

3° On peut encore chauffer au four électrique un mélange 
d'oxyde de fer et de silicium cristallisé, qui donne de la silice 
facilement volatile, et un lingot de siliciure de fer contenant un 
excès de métal. 

Dans une expérience faite à la température d'une bonne 
forge, nous avons chauffé des cylindres de fer doux au milieu de 
cristaux de silicium. Comme il arrive toujours dans ces condi- 
tions, chaque cristal de silicium s'est entouré d'une petite cou- 
che d'azoture et d'oxyde, qui empêche la fusion complète et la 
réunion du métalloïde en un seul culot. Après l'expérience, les 
cylindres de fer, retirés de la masse, avaient conservé leur forme 
et n'étaient fondus en aucun point. Ils étaient transformés en 
siliciures, jusqu'à l'axe même du cylindre et l'on pouvait, par 
une réaction chimique, séparer et isoler, sous forme de silice, 
le silicium qu'ils renfermaient à la teneur de 2 0/0. C'est un 
nouvel exemple de la tension de vapeur du silicium et de la 
silice, bien avant leur point de fusion. 

Les culots métalliques, préparés par un quelconque de ces 
procédés^ sont attaqués par l'acide nitrique étendu de quatre 
fois son volume d'eau. L'attaque, très vive au début, se ralen- 



(1) Le carbone du creuset n'intervient pas dans cette réaction, car nous avons 
démontré précisément que dans la fonte en fusion, le silicium déplaçait le carbone 
avec facilité. 



SILICIURES 347 



tit peu à peu, au fur et à mesure que le métal disparaît. 
Après décantation et lavage, il reste un siliciure cristallisé 
de formule Si Fe ~. 

Propriétés physiques. — Le siliciure de fer se présente en petits 
cristaux prismatiques, brillants, possédant un éclat métallique ; sa den- 
sité est 7,00 à -f 22° ; son point de fusion est inférieur à celui du fer et 
supérieur à celui de la fonte. Il agit sur l'aiguille aimantée. 

Propriétés chimiques. — L'acide fluorhydrique, en solution aqueuse, 
attaque complètement le siliciure de fer, et la réaction ne tarde pas à deve- 
nir très vive. Ce résultat est en désaccord avec les expériences de Halm 
quia mentionné l'existence d'un siliciure de fer inattaquable par l'acide 
tluorliydrique. Lorsque le siliciure est réduit en poudre fine, l'acide 
chlorhydrique l'attaque lentement. L'acide nitrique n'a pas d'action sen- 
sible sur ce composé, mais l'eau régale le détruit avec formation de silice. 

Les hydracides gazeux attaquent le siliciure de fer à une température 
qui varie du rouge sombre au rouge vif. 

L'azotate et le chlorate de potassium, à leur point de fusion, sont sans 
action. Les carbonates alcalins fondus l'attaquent lentement, tandis 
qu'un mélange de-nitrateet de carbonate le décompose avec facilité. 

Analyse. — Le siliciure de fer était calciné avec un mélange de nitrate 
et de carbonate alcalins; le fer a été dosé à l'état de sesquioxyde et le 
silicium à l'état de silice. 

Nous avons obtenu ainsi les chiffres suivants : 

1. 2. 3. 4. THÉonriî 

Fer 79,20 81,10 82,12 81,43 80,00 

Silicium 20,95 19,04 18,02 18,59 20,00 



B. — Siliciure de chrome. 

1° Lorsque dans une nacelle brasquée au silicium, on place 
des fragments de fonte de chrome à 2 0/0 de carbone, métal 
beaucoup plus infusible que le fer, on peut, en chauffant à la 
température de 1200'' dans un courant d'hydrogène, produire la 
fusion du chrome sous forme de siliciure de chrome. Ici encore. 



348 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



grâce à sa tension de vapeur à l'état solide, le silicium a passé 
dans le chrome, et en a produit la fusion. 

Pour réussir cette expérience il est important de monter son 
fourneau à réverbère avec soin et d'en aug"menter le tirag-e par 
un tuyau de lo à 12 mètres. Dans quelques-unes de ces expé- 
riences, le tube de porcelaine s'est aplati et les deux parois se 
sont soudées l'une à l'autre. 

2^ On a chauffé au four électrique, dans un creuset de char- 
bon, du chrome non carburé avec 1 5 0/0 de son poids de sili- 
cium. En employant un courant de 900 ampères et 5o volts, 
la chauffe doit durer 9 minutes. 

On obtient ainsi un culot à cassures cristallines, renfermant 
le siliciure noyé dans un excès de métal. 

3" On chauffe au four électrique un mélang-e de silice : 60 par- 
ties ; sesquioxyde de chrome 200, charbon de sucre 70. Durée 
de la chauffe 10 minutes. Intensité du courant : 960 ampères 
et 70 volts. On obtient ainsi un culot très bien fondu, cassant et 
nettement cristallin. Quelques géodes qui se trouvent à l'inté- 
rieur du métal, sont tapissées d'aiguilles de siliciure de chrome. 

Les culots métalliques grossièrement pulvérisés, sont traités 
par l'acide fluorhydrique concentré et froid. Après quelques 
instants, une attaque assez vive se produit ; on modère l'action 
de l'acide en ajoutant un peu d'eau, pour éviter toute élévation 
de température qui déterminerait l'attaque du siliciure. On 
lave à l'eau, et l'on reprend par l'acide fluorhydrique concentré 
et froid jusqu'au moment où toute attaque a cessé. On obtient 
finalement le siliciure SiGr- en petits prismes isolés ou soudés les 
uns aux autres. 

Ce siliciure est souvent souillé d'une petite quantité de sili- 
ciure de carbone cristallisé, dont nous n'avons pu le séparer et 
dont on doit tenir compte dans l'analyse. 

Ses propriétés chimiques rappellent assez celles du siliciure 



SILICIURES 349 



de fer. Il se conduit de même vis-à-vis des acides. Le chlore 
l'attaque au rouge avec incandescence. L'acide chlorhydrique 
g-azeux le transforme vers 700" en chlorure de silicium et chlo- 
rure de chrome. Le nitrate de potasse en fusion donne rapide- 
ment un chromate et un silicate, enfin la potasse fondue 
l'attaque avec lenteur. Nous ajouterons que le siliciure de 
chrome raye le quartz et le corindon avec la plus grande facilité. 
La plupart des siliciures possèdent d'ailleurs une dureté beau- 
coup plus grande que les carbures correspondants. On trouvera 
parmi ces composés des corps plus durs que le siliciure de car- 
bone. 

Analyse. — L'analyse du siliciure de chrome nous a présenté cer- 
taines difficultés. L'attaque se faisait par un mélange de carbonate de 
potassium 2 parties, et d'azotate de potassium 8 parties. Le tout était 
repris par l'acide chlorhydrique. La séparation de la silice que l'on rend 
insoluble dans les acides, au bain de sable, par deux traitements succes- 
sifs, est toujours délicate. La présence du siliciure de carbone que l'on 
sépare par une attaque spéciale aux acides et l'existence dans quelques 
échantillons d'un carbo-siUciure de chrome viennent encore compliquer 
l'analyse. 

Nous avons obtenu les chiffres suivants : 

1. 2. -i, THÉORIE 

pour Si Cr" 

Chrome 80,22 79,83 80,36 78,79 

Silicium 19,60 21,08 19,92 21,21 

Action du silicium sur l'argent. 

Lorsqu'on chauffe au four électrique un mélange de silicium 
cristallisé et d'argent pur, on obtient, si la température a été 
très élevée, un culot métallique qui est recouvert de beaux 
cristaux. Ceux-ci peuvent, à première vue, être pris pour du 
siliciure d'argent. En dissolvant l'argent dans l'acide azotique, 
on obtient un résidu d'hexagones transparents, colorés en jaune, 



350 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



dont l'analyse démontre qu'ils sont entièrement formés de sili- 
ciure de carbone. 

Lorsque la température du four électrique est moins élevée, 
le silicium abandonne l'argent avant sa solidification ; il cristal- 
lise en partie sous forme de cristaux, transparents au micros- 
cope, analogues à ceux qui ont déjà été décrits par M. Vigou- 
reux (i). 

L'argent, qui entoure ces cristaux, ne nous a pas donné à 
l'analyse trace de silicium. 

La même expérience a été faite dans le four à réverbère, 
ainsi que nous l'avons décrite plus haut, et l'arg-ent n'a pas 
retenu plus de silicium. Il en a été de même dans des essais 
faits à la forge et dans des expériences réalisées au four Perrot, 
dans lequel le silicium était produit par le procédé de Deville 
(action du sodium sur le lluosilicate) au contact d'argent en 
fusion. 

Dans ces différentes expériences, l'argent liquide dissout du 
silicium, mais il l'abandonne à l'état cristallin au moment de sa 
solidification. 

Ce phénomène nous semble donc comparable à l'action 
qu'exerce le phosphore sur l'argent. 

Ce métal dissout, en effet, une notable quantité de phosphore 
au-dessus de i ooo*^ et, au point exact où il passe de l'état solide 
à l'état liquide, on voit la vapeur de phosphore rocher en abon- 
dance comme le fait l'oxygène (2). 

Conclusions. — En résumé, l'action du silicium sur les 
métaux peut nous donner trois résultats différents : 

i" Le silicium solide peut, grâce à sa tension de vapeur, s'unir 

(1) ViGOUROUX. Sur la réduction de la silice par l'alumiulum. Cornistes renchis, 
t. CXX, p. 1161. 

(2) Hautefbuille et Perbey. Sur le rochage de l'or et de l'argent dans la vapeur 
de phosphore. Comptes rendus, t. XCVIII, p. 1378. 



SILICIURES 351 



au métal solide cl donner, par une action analogue à la cémen- 
tation, un véritable siliciure, dont le point de fusion est moins 
élevé que celui du métal. 

2° Le silicium liquide peut s'unir au métal fondu au four 
électrique. 

S^ Le silicium se dissout dans le métal liquide, ne forme pas 
de combinaison avec lui, ou en produit une très instable, et se 
dépose à l'état de silicium cristallisé au moment de la solidifi- 
cation de ce métal. 

M. Vigouroux, dans un travail important sur le silicium 
amorphe et ses composés, a poursuivi cette étude de la prépa- 
ration des siliciures au four électrique. Il a obtenu ainsi les sili- 
ciures cristallisés de nickel, de cobalt, de manganèse, de cuivre 
et de platine. 

G, — Siliciure de carbone (1). 

Le siliciure de carbone amorphe, de formule Si G, a été décou- 
vert par M. Schutzenberger (2). 

En chauffant au four électrique un mélang-e de silice, de coke, 
d'alumine et de chlorure de sodium, M. Acheson a obtenu le 
siliciure de carbone cristallisé coloré en bleu par du fer. Il a 
réalisé ensuite la préparation industrielle de ce composé dont 
il a utilisé la grande dureté et auquel il a donné le nom de carbo- 
rundum. 

Dans les recherches que j'ai poursuivies pour obtenir la cris- 
tallisation du carbone,, j'avais eu l'occasion dès 1891, de ren- 
contrer dans des culots de silicium, fondus dans un four à vent, 
au milieu d'une brasque en charbon, de petits cristaux de 

(1) H. MoissAN. Comptes rendus, t. CXVII, p. 425. 25 septembre 1893. 

(2) Schutzenberger, Comptes rendus, t. CXIV, p. 1089, 1892. 



352 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



siliciure de carbone. Mais je n'ai rien publié à cette époque sur 
ce sujet et la découverte du siliciure de carbone cristallisé appar- 
tient bien à M. Acheson. 

L'étude de l'action de l'arc électrique sur le silicium, nous a 
conduit à préparer ce siliciure très bien cristallisé, par quatre 
procédés différents. 

1° Combinaison directe du siliciiiin avec le carbone. — En 
essayant de faire dissoudre du carbone dans le silicium maintenu 
en fusion, au moyen d'un four à vent, nous avons obtenu ce 
composé sous forme de beaux cristaux dont la longueur attei- 
gnait plusieurs millimètres; ces cristaux étaient mis en liberté^ 
en dissolvant le culot de silicium, dans un mélange bouillant 
d'acide azotique monohydraté et d'acide fluorliydrique. Cette 
première préparation nous démontre que le siliciure de carbone 
se forme avec facilité, au milieu d'un dissolvant, à une tempéra- 
ture comprise entre 1200" et i4oo°. 

2° Préparation au four électînque. — On prépare le même 
composé beaucoup plus simplement en chauffant, dans mon 
four électrique, un mélange de silicium et de carbone, dans les 
proportions de 12 de carbone et de 28 de silicium. On obtient, 
dans ces conditions, un amas de cristaux qui se purifient très 
bien en les maintenant d'abord dans un mélange à l'ébullition 
d'acide fluorliydrique et d'acide azotique monohydraté, puis en 
les traitant par le mélange oxydant de M. Berthelot : acide 
nitrique et chlorate de potassium. Les cristaux sont le plus sou- 
vent colorés en jaune, mais peuvent être tout à fait transparents 
et quelquefois présenter la couleur bleue du saphir. Les cristaux 
transparents se préparent en opérant rapidement, dans un 
creuset de charbon fermé, et en employant du silicium aussi 
exempt de fer que possible. 

2" Cristallisation dans le fer fondu. — On chauffe dans le 



sinciuRES 353 



four électrique du siliciure de fer en présence d'un excès de 
silicium. Le culot qui reste, après l'expérience, est attaqué par 
l'eau rég-ale pour enlever tout le fer. Le résidu cristallin est 
maintenu plusieurs heures dans un mélange d'acide azotique mo- 
nohydraté et d'acide fluorhydrique, enfin traité huit à dix fois 
par le mélange oxydant au chlorate de potassium. 

On prépare de même un culot métallique, contenant des cris- 
taux de siliciure de carbone, en chauffant dans le four électrique 
un mélang-e de fer, de silicium et de carbone, ou, plus simple- 
ment, un mélang-e de fer, de silice et de charbon. 

3° Réduction de la silice par le charbon. — On peut obtenir 
le même composé en réduisant la silice par le charbon dans le 
creuset du four électrique. Les cristaux de siliciure de car- 
bone ainsi préparés, sont moins colorés que ceux qui ont été 
obtenus par solubilité dans le fer, à la condition d'employer 
de la silice et du charbon bien purs. 

4° Action de la vapeur de carbone sur la vapeur de silicium. 
— Un procédé, plus original, de préparation du siliciure de 
carbone cristallisé consiste à faire réagir la vapeur de carbone 
sur la vapeur du silicium. L'expérience se fait dans un petit 
creuset de charbon, de forme allongée, et renfermant un culot 
de silicium. Le bas du creuset est porté à la plus haute tem- 
pérature du four électrique. Après l'expérience, on trouve dans 
l'appareil, des aiguilles prismatiques très peu colorées, très dures 
et cassantes de siliciure de carbone. 

Propriétés. — Le siliciure de carbone cristallisé est, comme 
on vient de le voir, un composé qui se produit à une haute 
température. Sa stabilité est très grande, il résiste aux réactifs 
les plus énergiques. M. Schutzenberger avait d'ailleurs établi 
nettement cette propriété pour le siliciure amorphe. 

Le siliciure de carbone bien exempt de fer est incolore ; ses 

FOUR ÉLECTRIQUE. 23 



354 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



cristaux très nets se présentent quelquefois sous forme d'hexa- 
gones réguliers (fig-. [\2). 

Quelques-uns possèdent, mais rarement, des impressions 
triangulaires et des stries parallèles ; à première vue pour un 
œil exercé, il est impossible de les confondre avec celles du dia- 
mant. Du reste, ces cristaux agissent vivement sur la lumière 
polarisée et, dans ces conditions, s'irisent de belles couleurs. 
Leur densité est de 3, 12 ; ils possèdent une grande dureté, 
rayent avec facilité l'acier chromé et le rubis. Il suffit de frotter 
avec une pointe de bois dur quelques poussières de siliciure de 






Fia. 42. — Siliciure de carbone. Gr. : 10 d. 

carbone cristallisé sur la surface polie d'un rubis pour obtenir 
des raies profondes et très accusées. 

Chauffés dans l'oxygène, à la température de 1000°, ils sont 
inaltérables. On peut les calciner de même à l'air, au moyen 
du chalumeau de Schlœsing sans qu'il y ait trace de combus- 
tion. La vapeur de soufre ne les attaque pas à 1000°. Dans un 
courant de chlore à 600°, pendant une heure et demie, l'attaque 
n'est que superficielle (i). Elle devient complète à une tempé- 
rature de 1200''. L'azotate de potassium et le chlorate de potas- 
sium en fusion ne produisent aucune attaque. 

Il en est de même de l'acide sulfurique bouillant et de l'acide 
chlorhydrique. Le mélange d'acide azotique monohydrafé et 
d'acide fluorhydrique, qui dissout avec facilité le silicium, est 
sans action sur les cristaux de siliciure de carbone. 

(1) Sur gr. 283 on n'a perdu dans ces conditions que 0,012. 



SILICIURES 355 



Le chromate de plomb attaque ce composé ; mais pour le brû- 
ler complètement dans un tube de verre, il faut répéter l'opé- 
ration plusieurs fois sur le même échantillon. 

La potasse caustique en fusion désagrège ce siliciure, lui fait 
d'abord subir un véritable clivage, puis finit par le dissoudre 
après une heure de chauffe au rouge sombre, avec production de 
carbonate et de silicate de potassium. Cette dernière réaction 
permet de doser la silice, tandis que le carbone peut être pesé 
sous forme d'acide carbonique, par combustion, en présence du 
chromate de plomb. 

Analyse. — Le dosage du carbone se fait sur lOO^s à 200""^ que ron 
chauffe dans une nacelle de platine, contenant du chromate de plomb, à 
une température un peu supérieure à 1000°. L'expérience s'exécute dans un 
tube de porcelaine de Berlin, traversé par un courant continu d'oxygène. 

Le silicium, pesé à l'état de silice, a été obtenu en attaquant 200'"^ de 
siliciure par un mélange d'azotate et de carbonate de potassium en 
fusion; le résidu a été repris par l'acide chlorhydrique, puis évaporé à 
sec. Une fois l'attaque terminée, l'analyse se conduit comme un dosage 
de silice dans un silicate. 

Nous avons obtenu ainsi les chiffres suivants : 

1 . 2. THÉORIE 

Silicium 69,70 69,85 70,00 

Carbone 30, » 29,80 30, » 

Ces analyses nous ont permis d'établir que les cristaux de 
siliciure de carbone, provenant des différents procédés que nous 
avons décrits, répondaient tous à la formule Si C. 

A ces températures de l'arc électrique, il ne se produit qu'une 
seule combinaison de silicium et de carbone, la plus simple, 
celle qui est formée d'une molécule de chaque élément. Ce sili- 
ciure dont la stabilité est grande, sera, pour nous, le type de 
ces nouveaux composés préparés au moyen du four électrique. 



356 LE FOUU ÉLECTRIQUE 



Borures, 

Le bore peut donner, comme le silicium et le carbone, des 
séries de composés ég-alement définis et cristallisés. L'étude de 
ces nouvelles séries enrichira la chimie de corps parfois très 
stables, etdontcertahis, vraisemblablement, pourront avoir quel- 
ques applications industrielles. De plus, elle fournira d'utiles 
renseignements pour l'établissement de la valence et la classifi- 
cation des corps simples. 



A. — Borure de fer. 

Nous étudierons tout d'abord la préparation du borure de fer, 
qui peut servir de type, pour l'obtention d'un certain nombre de 
borures métalliques. 

Cette préparation découlait d'ailleurs, tout naturellement, de 
l'action du bore sur les carbures de fer et elle nous a permis (i) 
d'aborder, en collaboration avec M. Gharpy, l'étude des aciers 
au bore. 

Préparation du horiire de fer . — Ce nouveau composé peut 
s'obtenir : i'' Par l'action du chlorure de bore sur le fer réduit; 
2° En faisant agir directement le bore sur le fer. 

1° Action du chlorure de bore sur le fer réduit. — Du fer 
réduit bien pur est placé dans un tube de porcelaine traversé 
lentement par un courant de vapeurs de chlorure de bore. L'ap- 
pareil est porté au rouge sombre ; il se produit aussitôt du chlo- 
rure de fer volatil et il reste dans le tube un borure de fer 
amorphe, de couleur grise. 

2° Action du bore sur le fer. — Cette préparation peut être 

(1) H. MoissAN et G.Charpy. Sur les aciers au bore. Comptes rendus, t. CXX, p. 130, 



BORURES 357 



faite dans un four à tube chauffé par un bon feu de coke. On 
brasque une nacelle de porcelaine avec la quantité de bore 
nécessaire à la combinaison, et l'on place, par-dessus, du fer de 
Suède ou du fer réduit. L'appareil est ensuite traversé par un cou- 
rant très lent d'hydrogène, et l'on chauffe entre i ioo° et 1200". 
On laisse refroidir dans l'hydrog-ène et l'on obtient ainsi un culot 
métallique qui, lorsque la teneur en bore est voisine de 9 p. 100, 
présente une texture cristalline très nette et se casse avec faci- 
lité suivant des plans de clivage bien déterminés. De long-ues 
aiguilles traversent la masse et prennent souvent des teintes 
irisées. 

Quand on place un cylindre de fer doux sur du bore amor- 
phe bien pur, dans les conditions que nous venons d'indiquer, 
le bore produit un véritable phénomène de cémentation et bien 
avant le point de fusion du fer, que l'on ne saurait atteindre 
dans cet appareil, la fusion de la fonte borée se produit avec 
facilité. Cette fonte borée, lorsqu'elle renferme de 8 à 9 p. 100 
de bore, fond à une température un peu inférieure à celle de 
la fonte ordinaire. Avec la pince thermo-électrique de M. Lechâ- 
telier, nous avons trouvé que son point de fusion était voisin 
de io5o°. 

Si la teneur en bore atteint i5 p. 100, la fusion devient 
beaucoup plus difficile, le culot présente une cassure conchoïdale 
et la cristallisation est confuse. Dans un bon feu de coke ou 
même dans un four chauffé avec du charbon de cornue, on ne 
fond qu'avec difficulté le mélang-e à 20 p. 100 de bore; il vaut 
mieux dans ces conditions utiliser le four électrique. 

On peut aussi obtenir une fonte borée au four électrique en 
chauffant, dans un creuset de charbon brasqué avec du bore, 
des morceaux de fer doux de bonne qualité. La réaction peut 
alors se produire sur des masses plus grandes et avec un cou- 



358 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



rant de 3oo ampères et 65 volts, la chaufTe ne doit pas durer 
plus de cinq à six minutes. 

Si la température est trop élevée, le carbone du creuset inter- 
vient dans la réaction, et la fonte borée renferme une quantité 
variable de borure de carbone cristallisé. 

Les culots métalliques préparés, soit au four à tube, soit au 
four électrique, sont concasssés et attaqués par l'acide chlo- 
rhydrique étendu de deux à trois fois son volume d'eau. On 
dissout ainsi l'excès de fer et il reste ensuite une matière cris- 
talline qu'on lave à l'eau, puis à l'alcool et à l'éther, pour éviter 
dans sa dessiccation l'action simultanée de l'acide carbonique et 
de l'humidité. Les cristaux, obtenus dansées conditions, présen- 
tent une composition constante. C'est le borure de fer, de for- 
mule Bo Fe. 

Propriétés. — Le borure de fer se présente en cristaux brillants, d'un 
gris jaunâtre, de plusieurs millimètres de longueur. Sa densité est de 
7,15 à IS**. Ces cristaux sont inaltérables dans l'air ou dans l'oxygène 
sec. En présence de l'air humide, ils se recouvrent avec facilité d'une 
couche ocreuse (1). 

Chauffés dans un courant de chlore au rouge, ils sont attaqués avec 
incandescence et le chlore s'unit au bore et au fer ; le brome attaque ce 
composé plus facilement et il semble se former un bromure double de 
bore et de fer. L'iode est sans action à 1100°. 11 en est de même pour 
l'acide iodhydrique. 

Le borure de fer, chauffé dans l'oxygène, brûle avec éclat et, lorsque la 
combustion est commencée en un point, elle se continue sur toute la 
masse sans que l'on ait besoin de maintenir l'élévation de tempé- 
rature. Dans toutes ces expériences, le borure de fer amorphe s'attaque 
plus facilement que le borure cristallisé. Comme cette action de 

(1) Si l'on opère sur la cuve à mercure, eu présence d'une petite quantité d'eau 
et d'un volume d'air déterminé, on constate après vingt-quatre heures, une diminution 
notable d'oxygène et l'on voit que chaque parcelle de borure s'est entourée d'une couche 
gélatineuse ayant l'apparence de la rouille. 



BORURES 359 



l'oxygène est accentuée, lorsque le borure pulvérulent se trouve en 
présence d'humidité et d'acide carbonique, c'est bien à l'existence de ce 
borure de fer, que l'on doit attribuer les phénomènes d'incandescence 
qui se produisent parfois dans la dessiccation du bore impur, préparé par 
l'action du sodium sur l'acide borique. 

Le borure amorphe est attaqué par le soufre, à une température peu 
supérieure à son point de fusion. Le borure cristallisé s'attaque de 
même avec incandescence, mais à une température plus élevée. 

Le phosphore au rouge fournit un mélange de phosphure de fer et de 
phosphure de bore. 

Le chlorate de potassium, à sa température de fusion, n'attaque pas le 
borure de fer, mais lorsqu'on élève la température, l'attaque commence 
et se continue avec incandescence. Il en est de même pour l'azotate de 
potassium en fusion. 

Les carbonates alcalins fondus détruisent avec rapidité le borure de 
fer ; l'attaque est complète en quelques instants. La potasse fondue 
attaque vivement le borure de fer, mais sans incandescence. 

L'acide sulfurique concentré ou étendu est sans action à froid. L'acide 
concentré, à sa température d'ébullition, décompose le borure de fer avec 
formation d'acide sulfureux et de sulfate de fer anhydre. L'acide chlo- 
rhydrique concentré attaque lentement, à chaud, ce composé, tandis que 
l'acide étendu n'exerce aucune action et permet, comme nous l'avons 
indiqué plus haut, d'en séparer l'excès de métal. L'acide fluorhydrique 
en solution n'attaque que lentement le borure, soit à froid, soit à 
chaud. 

Le véritable dissolvant du borure de fer est l'acide nitrique, et par 
conséquent l'eau régale. L'acide nitrique très étendu ne le dissout qu'à 
l'aide de la chaleur, mais l'acide fumant ou hydraté l'attaque avec 
violence. 

Analyse. — Le dosage du fer a toujours été fait à l'état de sesqui- 
oxyde; on ne peut pas utiliser, pour ce composé, la solution de perman- 
ganate. 

Le dosage du bore a été effectué sous forme de borate de chaux, par la 
méthode de Gooch, en séparant l'acide borique par l'alcool méthylique. 

Dans cette dernière analyse, le borure de fer a été attaqué par l'acide 
azotique dans un appareil spécial que nous employons pour ce dosage, 



360 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



appareil que nous avons décrit précédemment (1). Après la cessation de 
tout dégagement gazeux, l'acide borique a été chassé par l'alcool méthy- 
lique et le liquide mis en digestion avec de la ^chaux vive. De l'aug- 
mentation de poids de la chaux, on déduit la teneur en bore. (Voir p. 368.) 
Nous avons trouvé ainsi les chiffres suivants : 



2. 


3. 


THEORIE 

BoTe 


84,48 


83,86 


83,58 


14,94 


15,19 


16,42 



Fer...... 84,15 

Bore 15,18 

Le petit excès de fer, qu'indiquent ces analyses, provient de 
ce que les cristaux de borure de fer ont toujours retenu quel- 
que trace de ce métal interposé. Le borure amorphe, obtenu 
par l'action du chlorure de bore sur le fer réduit, nous a fourni 
des chiffres plus exacts (analyse n° 3). 

Ces analyses conduisent, pour le composé cristallisé que nous 
venons de décrire, à la formule Bo Fe. 

En élevant la température du four électrique au moment de 
la préparation de la fonte borée, nous n'avons jamais pu obtenir 
d'autres combinaisons. A ces hautes températures, la chimie 
semble se simplifier, et l'on n'obtient plus qu'une seule combi- 
naison toujours de formule très simple. 



B. — Borures de nickel et de cobalt. 

Les borures de nickel BoNi et de cobalt BoGo peuA^ent 
s'obtenir purs et cristallisés, par les procédés qui nous ont servi 
déjà à préparer le borure de fer; cette réaction se fait par 
union directe du bore et du métal. On peut la réaliser soit au 
four électrique, soit au four à réverbère ordinaire, chauffé au 
moyen de charbon de cornue. 

(1) Comptes rendus, t. CXVI, p. 1087. 



BORURES 361 



Préparation au four électrique. — Le métal est placé clans un 
creuset de charbon brasqué avec du bore en poudre. On chauffe 
cinq minutes avec un courant de 3oo ampères et 5o volts. 

Préparation au Jour à réverbère. — Une nacelle de porce- 
laine est brasquée avec lo^'' à 12^^' de bore en poudre. On dis- 
pose sur le bore, loo^'" de métal, et l'on chaufFe dans un 
tube de porcelaine traversé par un courant très lent d'hydrogène 
pur et sec. 

Quel que soit le mode de chauffage employé, on obtient un 
culot métallique cassant, formé de borure cristallin, en présence 
d'un excès de métal. Lorsque l'on a opéré au four électrique, 
la cristallisation est plus confuse. 

Les culots métalliques sont concassés et attaqués par l'acide 
nitrique étendu de son volume d'eau. Pour le cobalt, on peut 
même prendre l'acide concentré du commerce. Lorsque l'attaque 
est terminée, il reste un borure cristallisé, le plus souvent en 
prismes, ayant le même aspect que le composé correspondant 
du fer. Le borure est ensuite lavé à l'eau distillée, puis à l'alcool 
et à l'éther. Il est enfin séché rapidement à l'étuve, car ces 
composés sont très altérables par l'air humide. 

Propriétés physiques. — Les borures de cobalt et de nickel se pré- 
sentent en prismes brillants de plusieurs millimètres de longueur. La 
densité du borure de cobalt à -(- 18° est de 7,24. Celle du borure de 
nickel 7,39. Ces deux composés rayent le quartz avec difficulté; ils sont 
magnétiques. 

Propriétés chimiques. — Le chlore attaque ces deux borures au- 
dessus du rouge sombre avec incandescence ; il se dégage du chlorure 
de bore et il se forme un sublimé de couleur jaune pour le nickel et bleue 
pour le cobalt. Avec le brome, l'attaque a lieu au rouge naissant, mais 
elle est peu énergique. Le bromure de bore distille, et il reste un résidu 
vert dans le cas du cobalt et jaune pour le nickel. Les borures de 
nickel et de cobalt, préparés au four électrique, sont à peine attaqués 



362 LE FOUR ÉLECTRIQUE 

par riode au point du ramollissement du vçrre. Au contraire, les mêmes 
composés, préparés au four à réverbère, sont nettement attaqués dans 
des conditions identiques. 

A la température ordinaire, ces borufes sont indécomposables par 
l'oxygène ou par l'air sec, mais ils s'altèrent rapidement au contact de 
l'air humide et surtout en présence de l'acide carbonique. Au-dessus du 
rouge sombre, ces borures brûlent avec éclat dans l'oxygène pur. Ils 
sont attaqués par la vapeur de soufre vers 700" avec incandescence. 

A son point de fusion, le chlorate de potassium est sans action, mais 
si l'on élève la température, il attaque ces borures avec un grand déga- 
gement de chaleur. Il en est de même pour l'azotate de potassium en 
fusion, qui réagit cependant moins violemment et sans incandescence. 
Un mélange d'azotate et de carbonate de sodium produit une transfor- 
mation complète, en oxyde noir et borate alcalin. Les carbonates alcalins 
et les alcalis en fusion dissolvent les borures sans incandescence. 

Sous l'action d'un courant de vapeur d'eau au rouge sombre, les 
borures de nickel et de cobalt sont décomposés, produisent un oxyde, et 
l'acide borique est entraîné par l'excès de vapeur d'eau. 

L'acide chlorhydrique, surtout dilué, a peu d'action sur ces borures. 
L'acide nitrique, au contraire, les attaque vivement et l'action d'un 
mélange d'acide chlorhydrique et d'acide nitrique est très violente. 
L'acide sulfurique étendu ne produit pas d'attaque, tandis que l'acide 
concentré à chaud dégage delacide sulfureux. 

Analyses. — 1*^ Le borure a été attaqué dans l'appareil à dosage du 
bore par l'acide nitrique étendu. L'acide borique, entraîné par l'alcool 
méthylique. a été pesé sous forme de borate de chaux en suivant les pré- 
cautions que nous avons indiquées précédemment. 

Le nickel et le cobalt, entrés en solution nitrique, ont été précipités par 
la potasse sous forme d'oxyde, lavés par décantation à l'eau bouil- 
lante, et pesés ensuite à l'état métallique après réduction par l'hydro- 
gène. 

2° Le borure a été attaqué par un mélange de nitrate et de carbonate 
de potassium. On reprend par l'eau; le cobalt ou le nickel reste insoluble 
sous forme d'oxyde et l'on pèse le métal. Le borate de potassium est 
introduit dans l'appareil à dosage du bore additionné dacide azotique 
et l'analyse est continuée ainsi que nous l'avons indiqué plus haut. 



BouuiiEs 363 



Nous avons obtenu dans ces conditions les cliilïres suivants en partant 
des poids atomiques Ni = 58,6 et Co =i 58,7 : 

THÉORIE 

1. 2. 3. pour Bo Ni 

Nickel..., 85,45 85,11 84,12 84,19 

Bore 14,51 14,88 14,43 15,81 

THÉORIE 

1. 2. 3. 4. pour Bo Co 

Cobalt.. 83,68 84,06 83,85 85,37 84,22 

Bore... 15,89 16,04 15,78 

Conclusions. — Les borures de nickel, Bo Ni et de cobalt 
Bo Co s'obtiennent donc facilement cristallisés à partir de 1200". 
Ces nouveaux composés ont des propriétés analog"ues à celles du 
borure de fer que nous avons décrit précédemment. Ces boru- 
res permettront de faire passer le bore dans un métal tel que le 
fer, puisque à haute température, ainsi que nous l'avons démon- 
tré (i), le bore et le silicium déplacent le carbone d'une fonte 
en fusion. 



C. — Borure de carbone. 

Dans l'action de l'arc électrique (2) sur le bore, le silicium et 
le carbone, nous avons déjà appelé l'attention sur l'existence de 
composés nouveaux, cristallisés produits à très haute tempéra- 
ture, possédant une stabilité telle, qu'ils sont inattaquables par 
la plupart de nos réactifs, et ayant une dureté assez grande 
pour être voisine, ég'ale, ou même supérieure, à celle du diamant. 
Nous avons déjà donné précédemment plusieurs procédés de 



(1) H. MoisSAN. Déplacement du carbone par le bore et le silicium dans la fonte en 
iuBÏon. Comptes rendus, i. CXIX, p. 1172. 

(2) H. MoisSAN. Action de l'arc électrique sur le diamant, le bore amorphe et le sili- 
cium cristallisé. Comptes rendus^ t. CXVII, p. 423, 



364 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



préparation du siliciure de carbone (i) et nous décrirons mainte- 
nant un nouveau composé similaire, le borure de carbone. 

Wôhler et Deville (2) ont indiqué en 1857 l'existence d'une 
variété de bore à laquelle ils ont donné le nom de bore adaman- 
tin. M. Hampe (3) reprenant cette expérience, a démontré qu'on 
se trouvait en présence d'un mélang-e de différents composés 
renfermant en particulier un borure d'aluminium et un carbo- 
borure d'aluminium, tous les deux définis et cristallisés. 

Dans des recherches pi us récentes sur le même sujet, M. Joly (4) 
a pu isoler dans ce mélange une petite quantité d'un borure de 
carbone dans lequel le dosage du carbone, après attaque par le 
chlore, l'a conduit à la formule Bo^G. 

Lorsque l'on fait réagir le bore sur le carbone, à la tempé- 
rature du four électrique il se forme deux borures ; l'un stable, 
l'autre attaquable par le mélange de chlorate de potassium et 
d'acide azotique. Le premier répond à la formule Bo'^G ; c'est 
ce composé que nous allons décrire. 

Formation . — Ce borure de carbone peut se produire : 

1° Lorsque l'on fait jaillir l'arc électrique entre deux charbons 
agglomérés au moyen d'un mélange d'acide borique et de 
silicate d'alumine. Dans ces conditions il est toujours souillé de 
siliciure de carbone. 

2° Quand on place une petite quantité de bore au milieu de 
l'arc électrique jaillissant entre deux électrodes de charbon. 

3° En chauffant au four électrique, vers 3ooo% du bore pur 
dans un petit creuset de charbon muni de son couvercle. 



(1) H. MoissAN. Préparation et propriétés du siliciure de carbone criptallisé. Comptes 
rendus, t. CXVII, p. 425. 

(2) WÔHLKR et Saikte-Claiee-Deville. Annales de ehimie et de physique, 3^ série, 
t. LU, p. 08, 1858. 

(3) Hampe. Ann. der Cltemie, t. CLXXXIII, p. 75, 1876. .. 

(4) Joly. Sur le Bore. Comptes rendus, t. XCVII, p. 456, 



DORURES 365 



4" Ce borure se forme aussi au milieu des métaux en fusion. 
Il se produit lorsqu'on chauffe au four électrique, dans un 
creuset de charbon, un borure de fer riche en bore; on attaque 
ensuite le culot fondu par l'acide chlorhydrique, puis par l'eau 
rég-ale ; et l'on sépare un résidu noir formé de g-raphite et de 
borure de carbone. 

Si l'on a employé^ pour cette expérience, de la fonte silicieuse 
le résidu obtenu, après traitement par les acides, est formé par 
un mélang-e de borure de carbone et de siliciure de carbone. 

5° En soumettant à l'action dissolvante de l'argent et du 
cuivre chauffés au four électrique, un mélang-e de charbon de 
sucre et de bore pur ; il se produit, danç ce cas, des cristaux très 
nets de borure de carbone. 

i^ Préparation par union directe du bore et du carbone. — 
On chauffe au four électrique, dans un creuset de charbon, un 
mélange de 66 parties de bore amorphe et de 12 parties de 
charbon de sucre. Le courant employé mesure 260 à 3oo 
ampères et 70 volts. La réaction est terminée en six ou sept 
minutes. 

Après refroidissement du creuset, onrecueille une masse noire, 
possédant l'aspect du graphite, à cassure brillante, présentant un 
commencement de fusion. Après attaque prolongée par l'acide 
nitrique fumant, la matière se désagrège, et il reste une poudre 
cristalline à laquelle on fait subir six traitements au chlorate de 
potassium et à l'acide azotique monohydraté. On lave à l'eau 
puis on sèche. 

2° Préparation par dissolution dans le borure de fer. — Le 
fer se combine au bore avec facilité pour produire des borures 
définis que nousavons décrits précédemment. Lorsque l'on ajoute 
à du fer un excès de bore et de carbone, et que l'on chauffe le tout 
au four électrique dans les conditions précédentes, il se forme un 



366 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



culot à cassure très brillante. Après attaque par l'eau régale, le 
métal abandonne un résidu formé presque entièrement de 
borure de carbone. Les cristaux, dans ce cas, sont mal définis ; 
après six attaques au chlorate de potassium, ils ne renferment 
plus de graphite et leur analyse conduit à l'analyse Bo^ G. 

3° Préparation par dissolution dans le cuivre et dans 
l'argent. — Le fer dissolvant avec facilité un notable excès de 
bore, nous avons cherché à employer, dans cette préparation, 
des métaux qui, au moment où ils se refroidissent, ne forment 
pas de combinaisons déterminées avec ce métalloïde. L'arg-ent 
et surtout le cuivre nous ont fourni les meilleurs résultats. 

Le borure de carbone, obtenu dans l'argent, après attaque de 
ce métal par l'acide azotique, est d'une grande pureté, mais sa 
cristallisation est confuse. Avec le cuivre on obtient des cris- 
taux brillants d'une g-rande netteté. 

On prépare un mélange intime de bore et de charbon de 
sucre comme nous l'avons indiqué précédemment (bore 66, 
carbone 12) et l'on place i5^'' de ce mélange dans un creuset de 
charbon avec iBo^*" de g-rosse limaille de cuivre bien pur (i). 

La chauffe dure de six à sept minutes, avec un courant de 
35o ampères et 70 volts. Quelques instants après, on retire du 
four un culot malléable, qui a conservé l'aspect du cuivre métal- 
lique bien que lég^èrement noirci à la surface. La fusion se fait 
très rapidement ; il est facile d'obtenir, en trois heures, la quantité 
de culots de cuivre nécessaire à la préparation de 200^'' environ 
de borure de carbone. » 

Une simple attaque par l'acide azotique ordinaire permet 
d'obtenir le borure très bien cristallisé, et ne renfermant plus 
qu'une petite quantité de graphite. Pour séparer ce dernier 

(1) Il faut avoir soin que cette limaille de cuivi'ene contienne pas de sable qui fourni- 
rait du siliciure de carbone cristallisé. 



BORURÈS 367 



corps, on fait subir au mélaiig"e six à huit attaques au chlorate 
de potassium sec et à l'acide azotique concentré, puis on le traite 
par l'acide sulfurique bouillant pendant plusieurs heures. Enfin 
on le laisse digérer à nouveau avec le mélange de chlorate et 
d'acide nitrique, on lave à l'eau puis on sèche. 

PropîHétés. — Ce borurede carbone appartient, comme nous 
le faisions remarquer plus haut, à la même classe de composés 
que le siliciure de carbone. Il possède comme lui une grande 
stabilité et une grande dureté ; le borure de carbone se présente 
en cristaux noirs, brillants, d'une densité de 2,5 1. 

Le chlore l'attaque au-dessous de 1000°, sans incandescence, 
ainsi que l'a fait remarquer M. Joly. Il se forme un chlorure de 
bore et il reste un résidu de carbone poreux très brillant. Le 
brome et l'iode sont sans action. 

Chauffé dans l'oxygène à 5oo°, il ne produit pas d'acide car- 
bonique, mais à 1000°, il brûle lentement, avec plus de difficulté 
que le diamant, en fournissant de l'acide carbonique et un 
résidu noir enduit d'acide borique fondu. 

Le soufre ne réagit pas sur le borure de carbone à la tempé- 
rature de ramollissement du verre. Il en est de même du phos- 
phore et de l'azote à 1200°. Ce composé est inattaquable partons 
les acides. L'acide fluorhydrique concentré, l'acide azotique 
monohydraté ou leur mélange, ne l'attaque pas à l'ébullition. 
Chauffé en tube scellé à i5o° pendant quatre heures, il n'aban- 
donne rien à l'acide nitrique fumant. Les solutions concentrées 
d'acide iodiqueet d'acide chromique sont aussi sans action, soit à 
l'ébullition, soit en tubes scellés à la température de i5o°. 

Au rouge sombre, il est attaqué par la potasse en fusion et 
par un mélange fondu de carbonate de sodium et de potassium. 

Le caractère le plus curieux de ce nouveau composé est son 
excessive dureté ; tandis que le siliciure de carbone arrive péni- 



368 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



blemeiit à polir le diamant sans pouvoir le tailler, il nous a été 
possible de produire des facettes, sur un diamant, au moyen de 
poussière de borure de carbone. 

Ce composé est en effet très friable ; on peut l'obtenir en pou- 
dre fine dans un mortier d'Abiche neuf, le mélang-er d'huile et 
s'en servir au lieu d'égrisée sur une meule en acier pour la taille 
des diamants. La dureté de ce borure paraît plus faible que celle 
du diamant, car l'usure est plus lente, mais les facettes se taillent 
avec une grande netteté et c'est, avec le carbure de titane, le pre- 
mier exemple d'un corps défini pouvant user le diamant. La 
dureté de ce composé est donc bien supérieure à celle du siliciure 
de carbone. 

Analyse. — Dosage du carbone, — Nous avons dosé le carbone 
par deux méthodes différentes : 1° en attaquant la matière par le chlore, 
en chauffant ensuite la nacelle dans un courantd'hydrogène, et enfin en 
brûlant le charbon dans un courant d'oxygène ; du poids de l'acide car- 
bonique recueilli on déduisait la teneur en carbone. 

2° Un poids déterminé de borure de carbone est mélangé de chromate 
de plomb en grand excès, et chauffé ensuite à haute température dans 
un tube de porcelaine. On recueille et l'on pèse l'acide carbonique qui 
donne ainsi la quantité de carbone. 

Dosage du bore. — Le borure de carbone est attaqué par un mélange 
de carbonate de potassium et de sodium dans un creuset de platine ; on 
reprend ensuite par l'eau, on additionne d'acide azotique et le dosage 
du bore est effectué par l'alcool méthylique et la chaux, d'après la 
méthode de Gooch (1) et au moyen de l'appareil que nous avons décrit 
précédemment (2). 

Nous avons obtenu les chiffres suivants : 

1. 2, 3. THÉORIE 

Bore 84,57 84,19 84,52 84,62 

Carbone.. 15,60 14,91 15,55 15,38 

(1) Gooch. Dosage de l'acide borique. American Journal, vol. IX, p. 23, 1887. 

(2) H. MoisSAN. Sur le dosage du bore. ComjJtn.s- rendus , t. CXVI, p. 1087. 



CONCLUSIONS 

Le four électrique, que nous avons décrit au début de cet 
ouvrage, nous a permis d'aborder un certain nombre de pro- 
blèmes insolubles jusqu'ici. Grâce à lui, nous avons pu saturer 
de carbone la fonte liquide à SSoo*^ et par un refroidissement 
brusque, obtenir dans ce culot de fonte les variétés de carbone 
possédant une densité de 3,5. 

Nous avons pu reproduire ainsi le diamant noir et le diamant 
transparent. Ce dernier en octaèdres réguliers, en cubes, en 
fragments à cristallisation confuse, en gouttes^ en cristaux qui 
se brisent à la longue, soit d'une transparence et d'une limpi- 
dité parfaite, soit avec des crapauds, tel qu'on le rencontre dans 
la nature. Ces cristaux et ces fragments, bien que très petits, 
sont en tous points semblables à ceux que l'on trouve au Cap et 
au Brésil. 

Il nous a été possible d'établir que, à la pression ordinaire, le 
bore et le carbone passent de l'état solide à l'état gazeux, sans 
prendre l'état liquide. Au contraire, sous l'action d'une pression 
très énergique le carbone devient liquide, sa densité augmente, 
il fournit la variété diamant. 

Au moyen du four électrique, nous avons pu ramener tous 
les états du carbone, à la forme stable à 3ooo°, à la pression 
ordinaire, c'est-à-dire au graphite. Après une étude des diffé- 
rents graphites, nous avons démontré que la stabilité de ces 
carbones était fonction de la température à laquelle ils avaient 
été portés; enfin nous avons préparé la variété foisonnante. 

FOUR ÉLECTRIQUE. 24 



370 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



En reculant la limite des températures auxquelles nous sou- 
mettons les différents corps, dans le laboratoire, nous avons pu 
aborder de nouvelles recherches physiques sur la fusion et la 
volatilisation de quelques corps simples et composés. 

Nous avons fondu, avec facilité, la chaux, la mag-nésie, le 
molybdène, le tungstène, le vanadium, et le zirconium. En 
employant un arc de plus en plus intense, nous avons volatilisé 
en grande quantité, la silice, la zircone, la chaux, l'aluminium, 
le cuivre, l'or, le platine, le fer, l'uranium, le silicium, le bore 
et le carbone. Grâce à cette volatilisation, nous avons obtenu 
les oxydes métalliques cristallisés. 

Cette élévation de température nous a permis de généraliser 
quelques réactions que nous reg-ardions jusqu'ici comme limi- 
tées par suite de l'insuffisance de nos moyens d'action. 

Au four électrique, les carbonates de baryum et de strontium 
se dédoublent en acide carbonique et en baryte ou strontiane. 
Les oxydes que l'on regardait comme irréductibles sont décom- 
j^osés. Nous avons réduit, parle charbon, l'alumine, la silice, les 
oxydes alcalino-terreux,les oxydes d'uranium, de vanadium, de 
zirconium. Les réductions par le charbon, qu'il était difficile 
d'obtenir dans les fourneaux à vent, vont se faire en quelques 
minutes dans nos appareils. Je citerai comme exemple la pré- 
paration du manganèse, du chrome, du tungstène et du molyb- 
dène. Et comme, à cette haute température, les métaux réfrac- 
taires deviennent liquides, on peut, sous cette forme, éviter plus 
facilement l'action de l'oxyg-ène et de l'azote et les obtenir dans 
un grand état de pureté. Le plus souvent, il est vrai, ils sont 
combinés au carbone, mais il est facile, par une deuxième fusion, 
de les affiner et de les obtenir sous forme de lingots qui, pour 
certains, ne rayent plus le verre et peuvent se travailler à la lime. 

Ces nouvelles préparations doivent être exécutées sur des 



CONCLUSIONS 371 



masses assez grandes. Très souvent nos creusets renfermaient 
1000 à 1200 grammes d'oxyde à réduire; le rendement dans ces 
conditions, devient assez important, et c'est par kilogrammes 
qu'ont été obtenus tous nos échantillons de laboratoire. 

Ces faits nous ont permis de reprendre, dans des conditions 
toutes nouvelles, l'étude du chrome, du mang-anèse, du molyb- 
dène, du tungstène, de l'uranium, du vanadium et du zirconium. 

Lorsque, dans ces expériences, on utilise des courants intenses, 
on évite parfois la formation d'impuretés qui ne peuvent sub- 
sister à cette température élevée. Je citerai, comme exemple, 
la préparation du titane fondu qui s'obtient exempt d'azote si 
le four est actionné par un courant de 1200 ampères et 70 volts. 
Au contraire avec 4oo ampères et 60 volts, on ne prépare que de 
l'azoture de titane. 

Nous pensons que ces recherches présenteront de nombreuses 
applications. Nos différentes méthodes de préparation peuvent 
entrer avec facilité dans la pratique, et l'industrie des métaux 
pourra en tirer quelque utilité. 

Il ne faut pas oublier que ces métaux réfractaires, que l'on 
obtient si facilement au four électrique, peuvent aussi se pré- 
parer, unis à l'aluminium, ainsi que nous l'avons démontré, 
lorsque l'on réduit leurs composés oxygénés par ce métal. 

On peut employer les alliages d'aluminium et de ces métaux 
réfractaires pour faire passer le corps réfractaire dans un métal 
quelconque, dont on enlèvera ensuite, avec facilité, l'excès d'alu- 
minium. 

Ce nouveau procédé de préparation des alliages et le four 
électrique permettront d'obtenir des bains métalliques nou- 
veaux et dans des conditions bien déterminées. 

Un certain nombre de ces métaux réfractaires fourniront 
vraisemblablement des alliages intéressants. 



372 LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Le four électrique nous a permis d'aborder l'étude de plu- 
sieurs séries nouvelles de composés cristallisés. Nous voulons 
parler des borures, des siliciures et des carbures. 

Ces composés ont des formules peu complexes ; à une tem- 
pérature très élevée, il ne se forme le plus souvent qu'une seule 
combinaison. Cette chimie des hautes températures est une 
chimie simple. 

Les siliciures sont des corps d'une g-rande dureté dont quel- 
ques-uns, tels que ceux de bore et de titane, peuvent user le 
diamant tendre. 

Certains métaux fondus n'ont pas d'action sur le carbone à 
leur température d'ébullition : l'or et le bismuth, par exemple. 

D'autres dissolvent le carbone à haute température et l'aban- 
donnent ensuite sous forme de graphite, avant leur point de 
solidification : tels les métaux de la famille du platine. 

Enfin un grand nombre de métaux forment, avec le charbon, 
des composés définis et cristallisés. 

Ces carbures peuvent se diviser en deux classes. La première 
renfermera les corps qui décomposent l'eau à froid : carbures 
alcalins et alcalino-terreux, carbures d'aluminium, de g-lucinium, 
de cérium, de lanthane, de thorium, etc.. La seconde sera 
formée des carbures stables, produits par le chrome, le molyb- 
dène, le tungstène et le titane par exemple. 

Les carbures, décomposables par l'eau froide, fournissent, ainsi 
que nous l'avons établi, tantôt un seul carbure d'hydrog-ène 
dans un grand état de pureté : lithium, calcium, aluminium ; 
tantôt un mélang-e d'hydrogène et de méthane : manganèse ; tantôt 
enfin, un mélange plus complexe d'acétylène, de méthane, 
d'éthylène et d'hydrogène: thorium. Mais le phénomène le plus 
curieux, nous est présenté par la décomposition, en présence 
de l'eau, des carbures de cérium ou d'uranium. Dans ce cas, non 



CONCLUSIONS 373 



seulement il se produit un mélange de carbures gazeux, mais 
il se forme une notable quantité de carbures li({uides et solides. 

Ces nouvelles réactions ont joué évidemment un rôle capital 
dans la formation géologique des carbures gazeux naturels, 
des schistes et des pétroles. Elles permettront, peut-être, d'ex- 
pliquer aussi les manifestations des centres volcaniques accom- 
pagnées d'émanations carburées gazeuses, liquides et solides. 
Enfin ces carbures ont dû avoir une grande importance dans 
les premières réactions pyrogénées qui se sont passées à la 
surface de la terre. 

Le carbone de tous nos composés organiques actuels a dû se 
trouver orig-inairement combiné aux métaux sous forme de car- 
bures métalliques. Il est vraisemblable pour nous, que ce sont 
ces composés qui peuvent subsister dans les astres à tempéra- 
ture élevée. Nous ajouterons que, pour cette même période, 
l'azote devait se rencontrer sous forme d'azotures métalliques, 
tandis que vraisemblablement l'hydrogène existait en grande 
quantité à l'état de liberté, dans un milieu gazeux complexe 
renfermant peu de carbures d'hydrogène et de composés cyanés. 
Le four électrique semble bien réaliser les conditions de cette 
époque géologique reculée. 



BIBLIOGRAPHIE 
Des travaux de M. MOISSAN sur le Four électrique 



Notes publiées aux CJomptes rendus des séances de l'Académie des 

Sciences. 



1892 

Description d'un nouveau four électrique^ t. OXV, p. lOBl. 

Action d'une haute temfèrature sur les oxydes métalliques, t. GXV, p. 1034. 



1893 

Siir la préparation du carhone sous une forte pression, t. CXVI, p. 218. 

Étude de la météorite de CaTion Biablo, t. CXVI, p. 238. 

Sur la présence du graphite, du earionado et de diamants microscopiques dans la terre 

bleue du Cap, t. CXVI, p. 292. 
Sur la préparation de l'uranium à haute température, t. CXVI, p. 347. 
Préparation rapide du chrome et du manganèse à haute température, t. CXVI, p. 349. 
Analyse des cendres du diamant, t. CXVI, p. 458. 
Sur quelques propriétés nouvelles du diamant, t. CXVI, p. 460. 
Sur un four électrique (en collaboration avec M. VioLLE), t. CXVI, p. 549. 
Sur la préparation d'xme variété de graphite foisonnant, t. CXVI, p. 608. 
Sur la volatilisation de la silice de la zircone et sur la réduction de ces composés par 

le charbon, t. CXVI, p. 1222. 
Préparatkm aii four électrique de quelques métaux rèfractaires: tungstène, molybdène, 

vanadium, i. CXVI, p. 1225. 
Becherches sur le fer d' Ovifah, t. CXVI, p. 1269. 
Étude de quelques phénomènes nouveaux de fusion et de volatilisation produits au moyen 

de la chaleur de l'arc électrique, t. CXVI, p. 1429. 
Action de l'arc électrique sur le diamant, le bore amorphe et le silicium cristallisé, 

t. CXVII, p. 423. 
Préparation et propriétés du siliciure de carbone cristallisé, t. CXVII, p. 425, 
Sur un nouveau modèle de four électrique à réverbère et à électrodes mobiles, t. CXVII, 

p. 679. 



BIBLIOGRAPHIE " 375 



1894 

Nouvelles expériences sur la reproduction du diamant^ t. CXVIII, p. 820. 

Cariuve de calcium ovistallisé, propriétés de ce 7iouveau corjjs, t. CXVni, p. 501. 

Béterminat ion delà densité delà magnésie fondue, t. CXVIII, p. 50G. 

Préparation et propriétés du iorwe de carhone, t. CXVIII, p. 550. 

Etude des carbures cristallisés de iarijum et de strontium, t. CXVIII, p. 683. 

Impuretés de l'aluminium industriel, t. CXIX, p. 12. 

Préparation du carbure d'aluminium cristallisé, t. CXIX, p. 16. 

Nouvelles recherches sur le chrome, t. CXIX, p. 185. 

Sur la vaporisation du carbone, t. CXIX, p. 776. 

Réduction de l'alumine par le carbone, t. CXIX, p. 423. 

Études des différentes variétés de graphite, t. CXIX, p. 976. 

Déplacement du carbone par le bore et le silicium dans la fonte en fusion, t. CXIX, 

p. 1172. 
Étude des graphites du, fer, t. CXIX, p. 1245. 



1895 

Préparationau four électrique de graphites foisonnants, \i. CXX, p. 17. 

Préparation et propriétés du borure de fer, t. CXX, p. 173. 

Préparation et propriétés du titane, t. CXX, p. 290. 

Préparation et propriétés du molybdène pur fondu, t. CXX, p. 1320. 

Ttéductioii de la silice par le carbone, t. CXX, p. 1393. 

Sur un échantillon de carbon noir du Brésil, t. CXXI, p. 449. 

Étude de quelques météorites, t. CXXI, p. 483. 

Etude du graphite extrait d''une pegmatite, t. CXXI, p. 538. 

Étude de quelques variétés de graphite, t. CXXI, p. 540. 

Action du silicium sur le fer, le chrome et l'argent, t. CXXI, p. 621. 

Srir la présence du sodium dans Valuminium préparé par électrolyse, t. CXXI, p. 794. 

Analyse de l'aluminium et de ses alliages, t. CXXI, p. 851. 



1896 

Étude du carbure d'uranium, t. CXXII, p. 274. 

Préparation et propriétés du carbure de cérium, t. CXXII, p. 357. 

Sïir le carbure do lithium, t. CXXII, p. 362. 

Sur le carbure de manganèse, t. CXXII, p. 421. 

Etude des borures de nickel et de cobalt, t. CXXII, p. 424. 

Sur les carbures d'yttrium et de thorium, t. CXXII, p. 573 (en collaboration avec 

M. BïARD). 
Sur un nouveau carbure de zirconium, t. CXXII, p. 651 (en collaboration avec 
M. Lengfeld). 



376 ' LE FOUR ÉLECTRIQUE 



Prê'paTation et 'proiiriétés de l'uranium, t. CXII, p. 1088. 

Etude de la fonte et du carture de vanadium^ t. CXXII, p. 1297. 

Sur une nouvelle méthode de p7'éparation des alliages d'abimmium,, t. CXXII, p. 1302. 

Sur la formation des carbures d'hydrogène gazeux liquides et solides par l'action de 

l'eau sur les carbures métalliq^ues. — Classification des oarbu/res, t. CXXII, p. 1462. 
Recherches sur le tungstène, t. CXXIII, p. 13. 
Sur la solubilité du carbone dans le rhodium, l'iridium et le palladium., t. CXXIII, 

p. 16. - 

Étude du carbure de lanthane, t. CXXIII, p. 148. 

Sur quelques expériences relatives à la fréparation du diamant, t. CXXIII, p. 206. 
Étude du diamant noir, t. CXXIII, p. 210. 
Étude des sables diamantifères du Brésil, t. CXXIII, p. 277. 



MÉMOIRES PUBLIÉS AUX Annales de chimie et de plijsique. 

1895 

Action d'une haute température sur les oxydes métalliques, 7^ série, t. IV, p. 136. 
Sur quelques modèles nouveaux de fours électr'iques à réverbère et à électrodes mobiles, 
7" série, t. IV, p. 365. 



1896 

Recherches sur les différentes variétés de carbone (premier mémoire). Etude du carbone 
amorphe, 7^ série, t. VIII, p. 289. 

Reeherclies sur les différentes variétés de carbone (deuxième mémoire). Etude du gra- 
phite, 7« série, t. VIII, p. 306. 

Recherches sur les différentes variétés de carbone (troisième mémoire.) Eeproduction 
du diamant, 7= série, t. VIII, p. 466. 

Préparatiou du. chrome pur aib four électrique, 1" série, t. VIII, p. 559. 

Recherches sur le tungstène, T^ série, t. VIII, p. 570. 

Sur la volatilisation de quelques corps réfractaires, T^ série, t. VIII^ p. 133. 

Préparation et propriétés du titane, 7^ série, t. IX, p. 229. 

Préparation et p)ropriétés du molybdène pur fondu, 7" série, t. IX, p. 238. 

Préparation et propriétés des carbures alcalino-terreux cristallisés, 7<= série, t. IX, p. 247. 

Préparation et propriétés de l'uranium, 7'^ série, t. IX, p. 264. 

Étude de quelques borures, 7^ série, t. IX, p. 264. 

Siir la préparation du manganèse au four électrique, 1" série, t. IX, p. 286. 

Étude de quelques composés du silicium, 7<= série, t. IX, p. 289. 

Sur la préparation du silicium au four électrique, 7" série, t. IX, p. 300. 

Étude de quelques carbures métalliques décomposables par l'eau froide, T^ série, t. IX, 
p. 302. 

Recherches sur l'alumininm, 7^ série, t. IX, p. 337. 



TABLE DES MATIERES 



PRÉFACE V 

INTRODUCTION Vil 

CHAPITRE I. — Description de différents modèles de fours 

ÉLECTRIQUES 1 

GÉNÉRALITÉS 1 

Fo\ir électrique en chaux vive 6 

Disposition du four 8 

Électrodes 9 

Creusets 10 

Conduite de l'expérience II 

Four électrique en carionate de cliaux pour creusets 16 

Disposition du four 16 

Électrodes 18 

Creusets 18 

Emploi de plaques alternées de charbon et de magnésie 19 

Préparation de la magnésie 20 

Four électrique à tube 22 

Four électrique continu 25 

Four à plusieurs ares 26 

Conclusions 28 

Cristallisation des oxydes métalliques 30 

Chaux 30 

Strontiane 33 

Baryte 33 

Magnésie 31 

Alumine 35 

Oxydes de la famille du fer 36 

Acide titanique 38 

Oxyde de cuivre 39 

Oxyde de zinc 39 

Conclusions 89 



378 TABLE DES MATIÈRES 



Pages. 

Fusion et volatilisation de quelques corps réfeactaiees 

Métaux : Cuivre 42 

Argent 43 

Platine 43 

Aluminium 44 

Btain 44 

Or 44 

Manganèse 45 

Fer 45 

Uranium 45 

Métalloïden : Silicium 46 

Bore I 46 

Carbone. ....... .j. 47 

Oxydes : Chaux 48 

Magnésie 48 

Zircone 48 

Silice 49 

Conclusions 52 



CHAPITRE II. — Recheeches sue les difpébentes variétés be caebone 

PeemiÈee paetie. — Mude du carione amorphe 53 

Noir de fumée du commerce ,55 

Carbone amorphe obtenu par la combustion incomplète de Tacétylène.. . 59 

Carbone amorphe provenant de l'explosion de l'acétj^lène 60 

Action de l'acide suif urique sur l'amidon 61 

Action du perchlorure de fer sur l'anthracèue 62 

Action de la chaleur sur le tétraiodure de carbone 63 

Décomposition du tétraiodure de carbone par la lumière 64 

Action de la pile de Smithson sur le protoiodure de carbone . 64 

Décomposition du tétraiodure de carbone par la limaille de ziuu 65 

Action de quelques métaux sur le tétraiodure de carbone 66 

Carbone obtenu par réduction de l'acide carbonique par le bore 67 

Conclusions 68 

Deuxième paetie. — Étude du, graphite 70 

GtÉNÉRALITÉS 70 

A. — Graphites naturels 73 

Graphite de Ceylan 73 

— — Borowdale 74 

— — Ticonderoga 75 

— — Greenville 75 

— — Omenask 76 



TABLE DES MATIÈRES 379 



Pages. 

Graphite de Mugrau 76 

— — Scharzbach 76 

— —South ' 77 

— — Karsok 77 

— — -la terre bleue du Gap 77 

— d'une pegmatite 77 

Étude de quelques météorites 79 

Fer de Kendall Oounty du Texas 80 

— Newstead de Koxburgshire 81 

Déesite 82 

Caillite ... 83 

Fer d'Ovifack 83 

B, — Graphites artificiels , 85 

Graphites produits par simple élévation de température sur le : 

Diamant 85 

Charbon de sucre 86 

Charbon de bois 86 

Carbone sublimé 87 

Carbone des extrémités d'électrodes ■. 87 

Graphites provenant de la solubilité du carbone dans différents métaux : 

Aluminium 88 

Argent 89 

Manganèse 89 

Nickel 89 

Chrome 90 

Tungstène 90 

Molybdène. 90 

Uranium 91 

Zirconium 91 

Vanadium 91 

Titane... 91 

Silicium 92 

Déplacement du carbone par le bore et le silicium dans la fonte en fusion : 

Action du bore sur la fonte grise 93 

Déplacement du carbone par le silicium 95 

Graphite du fer .* 96 

— de la fonte fortement chauft'ée 98 

— — refroidie dans l'eau 100 

— produit par l'action du silicium sur la fonte 101 

Présence de l'hydrogène dans les différents graphites.. 103 

C. — Graphites foisonnants , 104 

Graphite du platine 105 

Préparation 105 

Propriétés 106 



380 TABLE DES MATIÈRES 



Pages. 

Graphites de différents métaux 108 

COXCLUSIONS , 110 

Troisième paetie. — Beprodvcthm du diamant 112 

généralités 112 

Historique 115 

A. — Rechercliefi 2}>'éliminaires 122 

vSur quelques propriétés nouvelles du diamant 123 

Analyse des cendres du diamant 128 

Étude de la terre bleue du Cap 132 

Etude des sables diamantifères du Brésil 136 

— de la météorite de Canon Diablo 138 

Fer de Novy-Crej 143 

Technique de ces recherches 143 

B. — Solubilité du carbone dans quelques corps simples à la j^ression 
ordinaire 148 

Argent 148 

Fer 150 

Aluminium 151 

Glucinium 151 

Chrome 151 

Manganèse 151 

Nickel 151 

Cobalt 152 

Tungstène 152 

Molybdène 152 

Uranium 152 

Zirconium 153 

Vanadium 153 

Thorium 153 

Métaux alcalino-terreux 153 

Titane 153 

Platine 154 

Silicium 154 

C. — Action d'une haute température sur le dianitint et sur les différentes 
variétés de carbone 155 

Diamant 156 

Charbon de sucre 157 

— de bois 157 

— de cornue 157 

Noir de fumée 158 

Etude de la vapeur de carbone : 159 

Par distillation 162 



TABLE DES MATIÈRES 381 



Pages. 

Par condensation sur un corps froid 163 

— — sur une paroi chaude 163 

D. — Expériences sous pression 166 

Détail des expériences 169 

Expériences faites dans la limaille de fer , .' . 178 

— faites dans le plomb fondu 181 

— faites en grenaillant le métal fondu 185 

— faites dans des blocs métalliques 189 

Gaine de feu 190 

Essai de solubilité du carbone dans le bismuth 191 

Eefroidissement brusque de l'argent 191 

E. — Comiustion des dianuints de synthèse 191 

Combustion des diamants noirs 197 

— — transparents 198 

Conclusions 201 

CHAPITRE III. — Préparation au four blectriquk de quelques corps 

SIMPLES 201 

GÉNÉRALITÉS 20é 

A. — Chrome 206 

Préparation de la fonte de chrome 207 

Carbure de formule C^Cr'^ 208 

— — CCri 208 

Chrome cristallisé 209 

Chrome exempt de carbone 210 

Propriétés phj'siques 210 

— chimiques , 212 

Affinage au four électrique d'un ferrochrome industriel 214 

Traitement au four électrique du fer chromé naturel ^ 215 

Conclusions 216 

B. — Mangamse 217 

C. — MolyMène 219 

Préparation 219 

Fonte de molybdène 221 

Carbure défini de molybdène 222 

Analyses. 222 

Molybdène pur fondu 223 

Conclusions 228 

D. — Tungstène 228 

Préparation de la fonte de tungstène 229 

— du métal pur 229 

Propriétés physiques 229 

— chimiques 230 



38â TABLE DES MATIERES 



Pages. 

Analyses 231 

Carbure de tungstène 2S2 

Conclusions 232 

E . — Uranium 233 

Préparation d'un nouveau chlorure d'uranium et de sodium 234 

Réduction de ce chlorure double par les métaux alcalins 234 

Préparation de l'uranium au four électrique 235 

Affinage de la fonte d'uranium à la forge 236 

Préparation de l'uranium par électrolyse 237 

Propriétés physiques 238 

— chimiques 238 

Analyses 239 

Conclusions 240 

F. — Vanadium 241 

Traitement des cendres vanadifères 242 

Préparation de la fonte de vanadium 243 

Propriétés de cette fonte. 245 

Préparation du carbure de vanadium 245 

Propriétés 245 

Alliages de vanadium 246 

Conclusions 247 

G. — Zirrouium 248 

Carbure de zirconium 249 

Préparation de la zircone 249 

Propriétés du carbure 250 

Conclusions 252 

H. — Titane 252 

Préparation du titane 255 

Propriétés 256 

Analyse 258 

Carbure de titane ... 259 

Azoture de titane 260 

Oxyde de titane 260 

Conclusions 260 

I. — Siliciwn 261 

J. — Ahuninium . Réduction de l'alumine par le charbon 263 

Impuretés de l'aluminium industriel 265 

Nouvelle méthode de préparation des alliages d'aluminium 274 

Analyse de l'aluminium et de ses alliages 276 

Essais préliminaires 276 

Aluminium sans cuivre 277 



TABLE DES MATIÈRES 383 



Pages. 

Dosage du silicium 277 

— de l'aluminium ,. 278 

— du fer 279 

— du sodium 280 

— du carbone 281 

Alliages aluminium, cuivre ; 281 

Dosage du cuivre 281 

— du silicium, de l'aluminium et du fer 282 

Conclusions • 282 

chapitre iv. — étude des carbures, siliciures et bobures 284 

Carbures métalliques 284 

A. — Carbure de lithium 285 

Préparation 285 

Propriétés^ 286 

Analyse 287 

Carbures alealino-terreux 288 

Historique 288 

B . — Préparation du carbure de calcium 290 

Propriétés physiques 294 

— chimiques 295 

Analy.se 299 

C. — Carbure de baryum 301 

D . — Carbure de strontium 301 

Propriétés 301 

Analyses. ... 303 

Conclusions 304 

B. — Carbu7-e de cérlum 305 

Préparation 305 

Propriétés 306 

Analyse 310 

Conclusions... .♦ 310 

F. — Carbure de lanthane 311 

Préparation .... 311 

Propriétés 311 

Analyse 314 

G. — Carbure d'yttrium 315 

Préparation de l'yttria 315 



384 TABLE DES MATIÈRES 



Pages. 

Préparation du carbure , 316 

Propriétés 317 

Analyse 318 

H. — Carbure de thorium 318 

Préparation de l'oxyde de thorium 318 

Préparation du carbure 319 

Propriétés 319 

Analyse 321 

I . — Cariure d'aluminium 321 

Préparation 321 

Propriétés . 323 

Analyse 325 

Conclusions 326 

J . — Carbure de manganèse 827 

Préparation 327 

Propriétés 827 

Analyse 329 

Conclusions 329 

K . — Carbure d'uranium , 330 

Préparation ■ 330 

Propriétés 331 

Analyse 334 

Classification des carbubes. — Nouvelle théorie de la forma- 
tion des pétroles 337 

SiLICIURES 344 

A. — Siliciure de fer 344 

Préparation 345 

Propriétés 347 

Analyse 347 

B . — Siliciure de chrome 347 

Action du silicium sur l'argent 349 

C. — Siliciiire de carbone 351 

1° Combinaison directe du silicium avec le carbone 352 

2° Préparation au four électrique 352 

3" Réduction de la silice par le charbon 353 

4" Action delà vapeur de carbone sur la vapeur de silicium 353 

Propriétés 353 

Analyse. 355 



TABLE DES MATIÈRES 3iS5 

rages 

BORURES 35G 

A. — Borure de fer .....; 350 

1° Action du chlorure de bore sur le fer réduit 351; 

2° Action du bore sur le fer 350 

Propriétés 358 

Analj'se 350 

B. — Borurcs de nichel et de cobalt. 3fi0 

Préparation au four électrique 3(jl 

— au four à réverbère 3G 1 

Propriétés .".... 301 

Analyses 302 

CONCLUSIOÎs S 303 

C. — Borïire de carbone 3fi3 

Formation 304: 

Préparation par union directe du bore et du carbone 3G5 

Préparation par dissolution dans le borure de fer 365 

Préparation par dissolution dans le cuivre et dans l'argent 3!)6 

Propriétés 307 

Analyse 368 

Dosage du cai'bone 308 

— du bore 368 

Conclusions .' 300 

BIBLIOGRAPHIE des travaux de M. Moissan sur le Four électrique 371 

TABLE... ^ 377 



ERRATA 

p. 30, ligne 11, à la jjlace de ; 75 ampères et 250 volts, Ih'c : 75 volts et 250 ampères. 

P. 40, ligne 12, à la place de : C^ 0-', Ca O, lire : Cr'-J O^', Ca 0. 

P. 51, ligne i, à la place de : rayent le fer, lire : rayent le verre. 

P. 6G, ligue 24, à la place de : plomb, lire : plomb, mercure, etc. 

P. 130, ligne 22, à la place de : 0""",5, lire : 0"'?'',5. 

P. 131, ligne 10, à la place de : 0™»',5, lire : 0">&>V5. 

P. 132, ligue 10, à la jjlace de : 50:)"'S'' à lOO'"?'', lire : lOO"'?'' à 500'"="'. 

P. 143, ligne 12, à la place df : ne fond que, lire : ue fout que 



IMPRIMERIE L E M A L E ET C ' « , H A V II E 









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